一、3D打印介绍
3D打印技术根据不同的材料和工艺进行分类。、RPD(快速等离子体沉积工艺)、LMD(激光金属熔覆)、FDM(融合沉积技术)、SLA(光固化成形技术)等。
二、传统制造介绍
与3D打印相反,减材制造是用铣床切割或镂空零件的形状。对于传统的材料清除加工工艺,3D打印是一种自下而上的材料累计加工方法。传统的加工工艺包括减材加工和等材加工。
减材加工主要采用比加工材料更硬的工具,依靠机械外力来完成多余材料的去除过程,主要包括:车、铣、刨、磨、钻等。传统的加工工艺普遍存在工作环境差、工序多、工艺复杂、模具制造时间长、构型迭代困难、批量加工成本高、人员技术标准高等缺陷。
除了减材加工,民机零件制造还有两种主要的等材加工工艺:铸造和锻造。铸造工艺不能应用于飞机主结构,因为其铸件的机械性能低,内部铸造缺陷的不可控性。
锻造技术是目前飞机主承重构件的主要生产工艺,尤其是模锻件,外观接近商品,可以通过少量的机器加工产生最终产品。然而,它的缺点是模具设计和加工周期给结构设计带来了巨大的成本压力。
三、与传统制造相比,3D打印具有以下优点:
1.设计灵活
3D打印时,无需考虑夹具、刀具干预等限制。可以直接从功能上设计流孔、集成一体化、特色复杂的结构。此外,还可以提高和减少结构类型的重量,简化制造工艺,提高材料利用率,解决传统工艺中零件加工难度大、传统加工后处理变形等问题,3D打印设计自由度高这是传统工艺无法实现的方式。
2.小批量生产的经济性
3D打印机的打印过程不需要制造模具,也不需要夹紧和批量生产,以抵消昂贵的模具成本,允许包括单件生产在内的低产量。小批量生产的经济性能降低了民机开发阶段设计变更的成本。
3.生产可预见性好
根据零件设计方案,可以直接预测零件的3D打印时间和成型变形量。通过参数调整和添加工艺模拟,可以预测零件的成型变形量,并可以通过改变设计模型进行调整。随着3D打印技术和辅助技术的发展,制造商可以对3D打印时间、成型质量和成型精度有更严格的控制,从而使民机在使用3D打印生产设计时可以测量和控制零件的结构。
4.降低安装
通过3D打印构建一体化成型零件,可以代替需要安装多个零件的商品,节省多个零件的运输、安装、紧固件的安装、焊接等过程,通过摒弃多余的生产线来降低零件的生产成本。
5.制造快捷
在民用飞机的初步设计阶段,3D打印零件通常只需要几十个小时就可以从计算机的立体造型开始,直到实体零件被制造出来,无需等待模具的制造,从而减少了零件构型变化带来的再造型时间,使零件设计迭代更快,大大缩短了开发周期。