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Origin One应对美国空军维护挑战的增材制造方案

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wjunxi 发表于 2021-11-23 16:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
  使用Stratasys Origin®One打印出用于F-16飞机的C3175-9J传统液压管线夹的优化零件,3D打印尼龙材料以符合严格的航空飞行标准,并因此荣获第一名。


  需要不断维护的老化飞机部件


  2020年,美国空军举办了一场公开竞赛,旨在快速找到可用于C3175系列液压管线夹的新式创造性3D打印解决方案。空军的F-16飞机需要在起落架舱室等部位使用成千上万个液压管线夹,这些液压管线夹在经受长时间振动、化学物质以及热循环后经常会失效。


  以往此类管线夹都是由注塑或计算机数控机床(CNC)加工制作而成,而使用的酚醛类材料会在加工过程中排放有毒的甲醛气体。nTopology和Stress Engineering Services与Origin(在2021年被Stratasys收购)接洽后开始合作,为C3175-9J管线夹研发一种新的设计和制造解决方案。


  3D打印解决方案


  配有打印的弹性系带的最终版本管线夹,非常易于安装


  寻找合适的材料


  对于每瓣管线夹,该团队选用的是一款来自Henkel的创新阻燃材料,该材料符合空军严格的飞行要求,并且已通过UL 94 V-0认证(在10秒内停止燃烧)。LOCTITE®3955,一款具备火焰、烟雾和毒性(FST)等级的光敏聚合物材料,具有阻燃特性,且极耐化学腐蚀,并且可以适应更大范围的低温和高温。


  LOCTITE 3955也没有热塑性材料固有的应力松弛反应。该团队在Origin One上使用先进的软件打印两种不同的材料,一种是上述坚硬的阻燃材料,另一种则是有柔韧性的弹性材料LOCTITEIND402,该材料可作为系带连接管线夹的两瓣。这大大简化了飞机技术人员随后的组装过程,使现场安装该管线夹变得更为容易。在打印期间,每个组装件都序列化,以便实现零件的库存、追踪和溯源。


  进行低产量生产或定制生产时,使用Origin One平台减少了模具带来的高昂成本,同时能够灵活、快速且经济有效地修改零件设计。


  在保持高质量的同时降低了成本。对于该应用,Stratasys Origin One能够在24分钟内生产54瓣管线夹。每个打印机每日可生产1296瓣管线夹。而且,对一批打印的管线夹进行后处理用时甚至不到20分钟。


  获奖的最终产品


  在RSO主办的一场激动人心的先进制造业奥运会上,由Origin、nTop及Stress组成的团队经过激烈的竞争,最终打败了全美国的其他专家团队和原始设备制造商(OEM),荣获第一。


  该团队最后打印了超过400个不同的零件和定制检测治具,用于进行内部功能测试。100次的测试包括了安装、管道保持力、温度影响公差、惯性载荷和载荷处理。


  3D打印机


  最终,为F-16飞机的C3175-9J而设计的优化管线夹具备原始零件的两倍强度,而重量还更轻。更高水平的零件生产Stratasys Origin One是一款颠覆性的3D打印机,其可使用各种高性能材料批量生产最终用途零件。

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