Figure 4如何運用在歷史遺留航空設備的維保

來源：3DSYSTEMS

隨著大量遺留飛機、系統(tǒng)和設備的不斷老化，美國空軍(USAF)的維護保養(yǎng)任務變得越來越具有挑戰(zhàn)性。解決這一難題需要快速、可靠和持久的維護解決方案。業(yè)界從業(yè)人員和研究人員正將目光從傳統(tǒng)的持續(xù)解決方案轉(zhuǎn)向新興技術(shù)領(lǐng)域。

使用3D Systems的增材制造技術(shù)快速更換零件，按需生產(chǎn)，進行庫存控制是一個非常好的解決方案，目前正在認真評估中。America Makes是一家致力于增材制造和3D打印技術(shù)研究、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和創(chuàng)新方面的機構(gòu)，正在領(lǐng)導一項倡議，酌情確定和審查適當?shù)倪^渡初期維護保養(yǎng)方案。在“先進制造在低成本維護的發(fā)展”項目（MAMLS）中，America Makes正處于項目的第3階段，這個項目旨在提高工廠和航空物流效率，確�？哲姷臏蕚錉顟B(tài)。

使用Figure 4打印機進行零件更快更換

美國戴頓大學研究所（簡稱UDRI）作為全球公認的技術(shù)研究、開發(fā)和過渡方面的領(lǐng)先者之一，正在開展MAMLS項目，其主題是：低臨界部件的新興工藝技術(shù)。具體而言，UDRI正在探索“通過非接觸式光影成型技術(shù)快速更換零件”，這是一種由3D Systems的Figure 4技術(shù)支持的增材制造工藝。為了本研究的目的，低臨界部件包括電連接器，旋鈕，彈性格柵和間隔器，這些零部件都是服務于飛機的。

隨著大量遺留飛機、系統(tǒng)和設備的不斷老化，美國空軍的維護保養(yǎng)任務變得越來越具有挑戰(zhàn)性

UDRI和3D Systems一起參與了MAMLS項目的第1和第2階段，在不同的核心議題下，相似點都是需要專注于維持備件。雖然每個項目都是獨立于其他項目的，但之前的階段為第三階段的啟動奠定了基礎(chǔ)，并使得UDRI和3D Systems對ALCs的工作原理以及其需求有了實際的理解。第1階段和第2階段還有助確定不同零件的增材制造案例，闡明了如何使用增材制造以及在哪些方面使用增材制造有意義。

對于遺留飛機，增材制造將用于那些由于制造過時、創(chuàng)建成本高、數(shù)量要求低、原始工具不可用、文檔質(zhì)量差或其他與可用性相關(guān)的挑戰(zhàn)而無法生產(chǎn)的部件。

像Figure 4這樣的新興技術(shù)所提供的零件更換速度給像美國空軍這樣的機構(gòu)提供了一個機會，可以推動戰(zhàn)略維持計劃。在這一研究項目的未來兩年中，UDRI及其合作者將致力于開發(fā)Figure 4適合于在飛機維護方面更大的應用延伸。

速度的需求
3D Systems的Figure 4是可擴展的模塊化3D打印平臺，采用非接觸式投影成型技術(shù)。Figure 4還達到六西格瑪可重復性（Cpk>2），使其成為易于制造的3D打印技術(shù)。

Figure 4打印的部件具有良好的分辨率，極高的可重復性和極快的速度

除幾何精度外，打印速度和材料適用性也是關(guān)鍵。在一天內(nèi)執(zhí)行一次持久的定制維修工作的訴求對提高飛機準備情況和完成同日任務使用非常有吸引力。

在該能力可以被確認之前，UDRI正在有條不紊地識別和解決潛在的問題，以便為美國空軍、其他國防部（DoD）機構(gòu)以及更多的機構(gòu)通過Figure 4技術(shù)鋪平道路。

各領(lǐng)域?qū)＜覅R集
UDRI在先進材料、工程、航空航天技術(shù)和結(jié)構(gòu)物理學等領(lǐng)域有著優(yōu)秀的表現(xiàn)，并且正在與外部專家合作，使這個項目盡可能的全面和有效。UDRI正與3D Systems一起，致力于材料的開發(fā)、特性和后處理，以使材料性能與航空合格材料的要求保持一致并記錄在案。這些規(guī)范涵蓋了從機械和環(huán)境特性到安全標準(如阻燃)的各個方面。3D Systems要做的是通過匹配現(xiàn)有的光聚合物或開發(fā)新的光聚合物，為該項目中正在開發(fā)的應用提供材料，從而配合UDRI。

洛克希德•馬丁空間系統(tǒng)公司和諾斯羅普•格魯曼公司也是關(guān)鍵的合作者，他們將對UDRI的測試部件進行嚴格的檢查，驗證結(jié)果。UDRI正在通過所有的軍事規(guī)格，ALC和OEM合作伙伴認證，來測試部件的行業(yè)標準。根據(jù)UDRI增材制造技術(shù)研發(fā)小組的領(lǐng)導蒂莫西•奧生恩博士(Timothy Osborn)所說，這個合作組合代表了正確的測試矩陣，助力研究比其他程序更快推進到實際應用中。

一種科學的非接觸式投影成型技術(shù)
該程序的第一項任務是確定測試所需的具體部件，并概述這些部件所需的材料規(guī)格。通過掃描儀和逆向工程軟件，UDRI將使用3D掃描到CAD的數(shù)字化工作流，準備用于打印的文件。

UDRI正在使用從3D掃描到CAD數(shù)字化工作流對零件進行測試

一旦打印完成，材料測試將開始。奧生恩博士預測該研究將在6個月記錄中生成良好的數(shù)據(jù)，最終在項目完成后提交給空軍最終報告和建議。目前，對于這些應用，非接觸式投影成型技術(shù)有許多未知的地方，但是這種技術(shù)的速度和幾何公差有很大的前景。通過這一計劃，UDRI及其合作者計劃解鎖更多應用，使快速零件替換成為現(xiàn)實。