使用3D打印鑄模創(chuàng)造未來的飛機(jī)艙門

維捷為法國航空供應(yīng)商Sogeclair提供了快速、經(jīng)濟(jì)、靈活的精密鑄造。維捷，奧格斯堡旁的弗里德貝格，2017年6月 – Sogeclair發(fā)現(xiàn)了一種在制造飛機(jī)艙門時(shí)可以減少30%重量的方法：這家法國航空供應(yīng)商使用來自維捷的3D打印PMMA模型進(jìn)行精密鑄造。它們?yōu)檩p量級設(shè)計(jì)提供了新的自由度，并且可以快速、經(jīng)濟(jì)高效地進(jìn)行生產(chǎn)。未來的飛機(jī)艙門將在巴黎航空展上首次亮相。

為了使飛機(jī)更省油，越來越多的制造商要求供應(yīng)商提供輕量組件。解決方案：3D打印能夠直接用節(jié)約用料的幾何圖形生產(chǎn)鋁和鈦激光燒結(jié)元件。問題是：成品部件相對昂貴，到目前為止只適合生產(chǎn)小部件。對于飛機(jī)艙門等大型部件，我們的立場是什么？ “在這種情況下，應(yīng)該把3D打印與久經(jīng)考驗(yàn)的精密鑄造相結(jié)合，”維捷西歐銷售總監(jiān)Thierry Herrero說。有了3D打印，精密鑄造模型可以打破陳規(guī)，使用塑料粘合劑（PMMA）打印制造幾何圖形，而不需要使用昂貴的專用工藝裝備。“這結(jié)合了兩個(gè)領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)：3D打印的幾何自由度和經(jīng)典精密鑄造的穩(wěn)定性。”

將來自最大的3D打印系統(tǒng)之一的PMMA模型用于鑄造

Sogeclair是3D打印模具的用戶之一。這家法國航空供應(yīng)商開展的一項(xiàng)研究項(xiàng)目是關(guān)于未來飛機(jī)的艙門，由于采用了改進(jìn)的仿生鋁桿網(wǎng)格，在具有同樣強(qiáng)度的情況下，制造門所用的材料明顯減少，因此重量也減輕了30%。用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（CAD）在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)對航天專家來說不是問題。難點(diǎn)在于精密鑄造工藝。 “為了開發(fā)原型，公司必須不斷改進(jìn)，”Herrero解釋道。解決方案：維捷的VX1000 3D打印系統(tǒng)，打印面積為1000 x 600 x 500毫米，是用于精密鑄造模型的最大的工業(yè)3D打印系統(tǒng)之一。

每次變更都需要及時(shí)生產(chǎn)，而且成本高昂，需要為精密鑄造生產(chǎn)新模具。設(shè)計(jì)上的變化可以直接在屏幕上進(jìn)行。

即使是最精細(xì)的結(jié)構(gòu)也能被精確地打印出來

維捷使用飛機(jī)艙門CAD文件作為3D打印系統(tǒng)的輸入。該系統(tǒng)將一種名為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的粉狀丙烯酸物質(zhì)以150微米的薄層涂抹在建筑區(qū)域。打印頭在建筑區(qū)域來來回回，將PMMA粘合到數(shù)字藍(lán)圖上。之后，鋪上一層新的粉末。這樣逐層建立的精密鑄造模型，比競爭樣品的質(zhì)量更高。

打印完成PMMA模型后，將其浸入熱蠟中以密封表面。然后在鑄造廠，由工人們在打印出的模型上覆蓋陶瓷層，并在熔爐中對其進(jìn)行熔煉。對于陶瓷模具，需在隨后以液態(tài)鋁進(jìn)行填充。當(dāng)金屬固化后，工人鑿開陶瓷層，露出完成的飛機(jī)艙門。
目前它仍然還停留在原型階段，于2017年6月19日至25日在巴黎航空展的Sogeclair展臺(tái)上首次亮相。

與其他粘合用加工材料，如立體平版印刷中的液體樹脂相比，PMMA具有優(yōu)異的燒蝕性能。這種性能主要得益我們所用的粉末材料的負(fù)膨脹系數(shù)，有了這種性能，在燃燒薄壁模型時(shí)不會(huì)導(dǎo)致任何裂縫。Thierry Herrero，voxeljet西歐區(qū)總經(jīng)理。voxeljet AG