3D打印復雜鈦合金鑲件:挑戰傳統加工手段地位
時間：2018-08-06 16:43 來源：微鈦空間 作者：中國3D打印網 閱讀：次
航天發射過程中，將每公斤物品送入衛星軌道的費用約為20,000美元，節省每一克都有助于提高空間探索的效率。Materialise與全球數字服務廠商Atos的工程部門共同合作，重新開發了一個廣泛應用于衛星的鈦合金鑲件。在設計或制造航天器部件時，最大的挑戰就是在不犧牲部件強度或性能的前提下優化重量。鈦合金鑲件廣泛用于航空航天領域，在衛星等結構中用于傳遞高機械載荷。憑借精巧的優化設計并通過金屬3D打印，新型鈦合金鑲件重量僅為原來的三分之一，性能也得到了改進。
傳統鑲件通常采用鋁合金或鈦合金通過機加工制造，其磚塊形狀的內部完全是實體，質量很高。除了材料的高成本之外，重型部件還會增加每次發射時航天器的運營成本，金屬3D打印為航天結構件減重提供了契機。
利用3D打印優化設計
工程師面臨著改變傳統思維的挑戰。這個設計旨在滿足從概念階段到制造階段的所有要求。Atos依靠在航空航天工程和結構仿真方面的專業知識，從內到外設計了這個新型部件，提高了其整體性能。
通過3D打印，物體的內部空間可以采用中空或輕量化結構設計。Materialise和Atos的工程師從減少部件內部的材料使用量入手，研發團隊采用拓撲優化和晶格結構設計等先進技術，將鑲件質量從1454克減少到500克。
除了減輕重量外，團隊還解決了原始設計中的熱彈性應力問題。由于這些鑲件在碳纖維增強聚合物夾板固化過程中已經被安裝，因此會受到熱彈性應力。優化設計降低了這些應力帶來的影響并改善了載荷分布，延長了鑲件的使用壽命。
不萊梅Materialise金屬3D打印工廠負責制作了新設計的兩個鈦合金(TiAl6V4)鑲件。金屬3D 打印已經證明其在航空領域的巨大潛力，之前沒有任何手段可以達到如此之快的交付時間。
Atos西班牙機械工程總監這樣評價:"減輕重量將有助于提高衛星設備的有效載荷，并大量節省每次的發射成本。正是由于在如此短的時間內，在金屬增材制造領域創造出這種高度復雜的產品，使得Atos和Materialise成為金屬3D打印解決方案供應商中的佼佼者。"
從過往的案例我們可以看出，materialise幾乎滲透進入各種應用領域，不斷挑戰傳統加工手段的地位，不斷開拓3D打印在傳統制造業中的深刻應用，推進變革，推動3D打印的發展。到目前看來，materialise只有一個。
鑲件置入夾層板結構
鈦合金鑲件通常用來將其他設備與衛星連接起來，這樣的鑲件承受很高的負載，需要提升起又大又重的結構。這意味著它們必須具備很高的強度重量比，具有很高的強度和剛性，同時重量又必須非常輕。這些鑲件被置入在航空航天結構中很常見的復合結構夾層板里，通過與夾層板的結合將載荷轉移。傳統鑲件通常采用鋁合金或鈦合金通過機加工制造，其磚塊形狀的內部完全是實體，質量很高。除了材料的高成本之外，重型部件還會增加每次發射時航天器的運營成本，金屬3D打印為航天結構件減重提供了契機。
利用3D打印優化設計
工程師面臨著改變傳統思維的挑戰。這個設計旨在滿足從概念階段到制造階段的所有要求。Atos依靠在航空航天工程和結構仿真方面的專業知識，從內到外設計了這個新型部件，提高了其整體性能。
除了減輕重量外，團隊還解決了原始設計中的熱彈性應力問題。由于這些鑲件在碳纖維增強聚合物夾板固化過程中已經被安裝，因此會受到熱彈性應力。優化設計降低了這些應力帶來的影響并改善了載荷分布，延長了鑲件的使用壽命。
不萊梅Materialise金屬3D打印工廠負責制作了新設計的兩個鈦合金(TiAl6V4)鑲件。金屬3D 打印已經證明其在航空領域的巨大潛力，之前沒有任何手段可以達到如此之快的交付時間。
Atos西班牙機械工程總監這樣評價:"減輕重量將有助于提高衛星設備的有效載荷，并大量節省每次的發射成本。正是由于在如此短的時間內，在金屬增材制造領域創造出這種高度復雜的產品，使得Atos和Materialise成為金屬3D打印解決方案供應商中的佼佼者。"
從過往的案例我們可以看出，materialise幾乎滲透進入各種應用領域，不斷挑戰傳統加工手段的地位，不斷開拓3D打印在傳統制造業中的深刻應用，推進變革，推動3D打印的發展。到目前看來，materialise只有一個。
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