两年内全面推广？空客的仿生学结构隔离舱结构件制造进行得怎么样了？

空客的金属3D打印产业化进程......





之前，空客与欧特克的The Living设计工作室合作，为空客A320飞机开发了一个大尺寸的“仿生”机舱隔离结构。该结构名称为Scalmalloy，是通过新型超强、轻质合金材料使用直接金属激光烧结成型技术3D打印而成的。

Scalmalloy结构在2016年进行测试，计划安装在每一架新的空客A320上，用于分隔客舱后部的食品准备区域。如今，2017年来到了，空客的这一计划进行得如何？

理想路上

的挑战



空客在2016年就致力于实现3D打印进入产业化生产领域，并且不仅仅是塑料3D打印，更是金属3D打印。

为此，空客的3D打印设备囊括了EOS 、Concept Laser、SLM Solutions等选择性激光融化设备。并且其位于英国的工厂还通过Arcam的EBM选择性电子束融化工艺制造零件。除此之外，空客还通过Sciaky的电弧焊3D打印设备以每小时高达1公斤的沉积速率来制造大型零件。

Scalmalloy结构的亮点在于仿生学，不仅更轻，而且更强。比原来的结构轻55磅，由于重量减轻效率，考虑到每家飞机的服役情况，这将累计带来高达96000吨的二氧化碳排放量的减少。而如果未来将该结构扩展到整个机舱，其节约将更为惊人，相当于每年减少465,000吨的二氧化碳排放量，好比陆地上减少了96,000辆汽车对大气的污染。所以说，Scalmalloy结构的价值不仅仅在于自身对材料的节约，更在于对能源的节约和环保的影响。

Generative Design－创成式设计是项目成功的关键，欧特克有着非常明确的目标和约束。该机舱结构只能通过四个点连接到机身上。而且为了满足应急措施，还需要把一个分区中的一部分可以随之被拆掉，使得一个担架可以进入柜中。

Scalmalloy生物的结构灵感来源于细胞结构，欧特克通过自定义的算法，使得该结构特别适合于高强度，低重量要求的航空零件。结构模块像网络一样连接起来，可最大限度地减少材料的使用。更甚的是，这样的结构已经被设计成高韧性的方式，一个或多个节点断裂的时候，并不影响整个网络的稳固性。该隔离结构共需要122个3D打印部件，分七个不同的批次打印完成。

轻量化是Scalmalloy设计的一大亮点，而与我们通常所见到的通过胞元结构实现轻量化不同的是，每个单独的结构都是相当密实的，而通过这些密实的结构件的“拼接”实现了重量轻、强度高的组合结构。这在航空航天领域确实是有一个令人脑洞大开的发现。

另外一个亮点是“化整为零”，将体积较大的结构件分拆成像乐高一样的组件，从而这些小的组件可以通过金属打印的方式完成。尽管如此，通过相对较小的粉床床增材制造技术建造这些产品仍然是耗费时间的。

空客最近展示了这一挑战的解决方法通过EOS M400和Concept Laser的设备制造这些组件。根据增材制造的要求，通过软件对建模结果进行优化，使得每次的制造都能充分利用粉末床的构建空间。



空客发现现实的困难是3D打印件之间的连接，热等静压后，空客需要重新测量每片组件，并找到连接的面，然后通过数控铣床的加工来实现组件之间的紧密接合。目前空客依靠手工作业来完成工序之间的衔接，空客计划将粉末床制造用于Scalmalloy组块的生产在两年内推广开来，然而这其中有不少的挑战，如何通过完整的自动化系统将这些工序衔接起来就是挑战之一。



图片：空客组件的机加工需要

当然更大的选择性激光融化3D打印设备也会对空客有帮助。如果可以加工较大的组块，较大的尺寸将减少连接的数量，也就减少了必须通过铣床加工的工作量。并且还可以允许更多的组块在一个加工过程中完成。

如果未来通过更少的加工过程可以完成所有组块，那无疑将是对加工效率的极大提升，金属3D打印用于实际的生产将变得更具可行性。

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