航空航天增材制造方案

2020 年，該部門舉辦了一場公開競賽，旨在快速找到可用于 C3175 系列液壓管線夾的新式創(chuàng)造性 3D 打印解決方案。空軍的 F-16 飛機(jī)需要在起落架艙室等部位使用成千上萬個液壓管線夾，這些液壓管線夾在經(jīng)受長時間振動、化學(xué)物質(zhì)以及熱循環(huán)后經(jīng)常會失效。以往此類管線夾都是由注塑或計算機(jī)數(shù)控機(jī)床 (CNC) 加工制作而成，而使用的酚醛類材料會在加工過程中排放有毒的甲醛氣體。

Topology 和 Stress Engineering Services 與 Origin（在 2021 年被 Stratasys 收購）接洽后開始合作，為 C3175-9J 管線夾研發(fā)一種新的設(shè)計和制造解決方案。該團(tuán)隊旨在利用 Origin One 的 P3? 技術(shù)、nTopology 的拓?fù)鋬?yōu)化算法，以及 Stress Engineering Services 的專業(yè) 設(shè)計和分析技術(shù)。通過每日設(shè)計迭代產(chǎn)品、進(jìn)行原型制作以及測試替代設(shè)計方案，該團(tuán)隊在僅僅兩周內(nèi)便制定出一種新的 3D 打印解決方案，此方案制作的管線夾符合嚴(yán)格的適航要求，重量更輕、制造過程也更高效。尋找合適的材料對于每瓣管線夾，該團(tuán)隊選用的是一款來自 Henkel 的創(chuàng)新阻燃材料，該材料符合空軍嚴(yán)格的飛行要求，并且已通過 UL 94 V-0 認(rèn)證（在 10 秒內(nèi)停止燃燒）。

LOCTITE? 3955，一款具備火焰、煙霧和毒性 (FST) 等級的光敏聚合物材料，具有阻燃特性，且極耐化學(xué)腐蝕，并且可以適應(yīng) 更大范圍的低溫和高溫。LOCTITE 3955 也沒有熱塑性材料固有的應(yīng)力松弛反應(yīng)。該團(tuán)隊在 Origin One 上使用先進(jìn)的軟件打印兩種不同的材料，一種是上述堅硬的阻燃材料，另一種則是有柔韌性的彈性材料 LOCTITE IND402 ，該材料可作為系帶連接管線夾的兩瓣。這大大簡化了飛機(jī)技術(shù)人員隨后的組裝過程，使現(xiàn)場安裝該管線夾變得更為容易。在打印期間，每個組裝件都序列化，以便實現(xiàn)零件的庫存、追蹤和溯源。進(jìn)行低產(chǎn)量生產(chǎn)或定制生產(chǎn)時，使用 Origin One 平臺減少了模具帶來的高昂成本，同時能夠靈活、快速且經(jīng)濟(jì)有效地修改零件設(shè)計。在保持高質(zhì)量的同時降低了成本。對于該應(yīng)用，Stratasys Origin One 能夠在 24 分鐘內(nèi)生產(chǎn) 54 瓣管線夾。每個打印機(jī)每日可生產(chǎn) 1296 瓣管線夾。而且，對一批打印的管線夾進(jìn)行后處理用時甚至不到 20 分鐘。

獲獎的最終產(chǎn)品在 RSO 主辦的一場激動人心的先進(jìn)制造業(yè)奧運會上，由 Origin、nTop 及 Stress 組成的團(tuán)隊經(jīng) 過激烈的競爭，最終打敗了全美國的其他專家團(tuán) 隊和原始設(shè)備制造商 (OEM)，榮獲第一。該團(tuán)隊最后打印了超過 400 個不同的零件和定制檢測治具，用于進(jìn)行內(nèi)部功能測試。100 次的測試包括了安裝、管道保持力、溫度影響公差、慣性載荷和載荷處理。

最終，為 F-16 飛機(jī)的 C3175-9J 而設(shè)計的優(yōu)化管線夾具備原始零件的兩倍強度，而重量還更輕。更高水平的零件生產(chǎn) Stratasys Origin One 是一款顛覆性的 3D 打印機(jī)，其可使用各種高性能材料批量生產(chǎn) 最終用途零件。通過使用 Programmable PhotoPolymerization P3? 技術(shù)，制造商可以實現(xiàn)優(yōu)秀的準(zhǔn)確度、一致性、細(xì)節(jié)處理和機(jī)械性能。高產(chǎn)量與可重復(fù)性相結(jié)合有助于供應(yīng)商即刻擴(kuò)大生產(chǎn)，在保留最小庫存的同時，實現(xiàn)更短的啟動時間和更高的靈活性，從而輕松應(yīng)對需求變化。以此實現(xiàn)當(dāng)今最嚴(yán)苛的應(yīng)用