南極熊導(dǎo)讀：金屬3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，正在加速。最近國(guó)內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)幾千萬(wàn)甚至近億元的金屬3D打印大訂單。如果你有一些獨(dú)到的技術(shù)，可以解決某些產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的核心痛點(diǎn)（例如在保證強(qiáng)度性能的前提下，高度薄壁、極度復(fù)雜不希望有支撐結(jié)構(gòu)、高長(zhǎng)寬比等需求），就可以開(kāi)拓出全新的市場(chǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，創(chuàng)造需求！

下面，我們將以全球首款商業(yè)超音速飛機(jī)Boom（已獲得數(shù)億美元融資） 的XB－1為例，詳細(xì)說(shuō)說(shuō)無(wú)支撐金屬3D打印技術(shù)如何助力實(shí)現(xiàn)超復(fù)雜鈦合金結(jié)構(gòu)。

2019年，Boom Supersonic團(tuán)隊(duì)與VELO3D建立了一些試驗(yàn)部件的合作關(guān)系，之后使用下一代激光粉末床融合（LPBF）技術(shù)，為XB－1飛機(jī)測(cè)試生產(chǎn)了一些打印的鈦合金部件 。這些部件包括：

●可變旁通閥（VBV）系統(tǒng)的歧管，主要用于將發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)釋放的空氣輸送到飛機(jī)的外模線（OML）；

●環(huán)境控制系統(tǒng)（ECS）的出口百葉，對(duì)駕駛艙和系統(tǒng)艙進(jìn)行冷卻；百葉將中心進(jìn)氣口的二次放氣流引導(dǎo)到OML；

●以及NACA管道和兩個(gè)分流法蘭部件，NACA管道經(jīng)常用于高速飛機(jī)，以捕獲外部空氣并將其導(dǎo)入飛機(jī)以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)艙。

△超音速飛機(jī)上的金屬3D打印零件位置

所有零件都是在VELO3D藍(lán)寶石系統(tǒng)上打印的。

復(fù)雜零件的唯一選擇：3D打印

Boom的許多3D打印部件都與引導(dǎo)空氣有關(guān)，并包含復(fù)雜的葉片、管道和百葉。一些通過(guò)這些部件的空氣超過(guò)500華氏度。這些部件的幾何復(fù)雜性要求采用基于表面的設(shè)計(jì)方法。Boom工程師Byron Young說(shuō)：＂快速移動(dòng)的空氣接觸到表面，會(huì)極大地影響效率和性能的。因此，在設(shè)計(jì)這些零件時(shí)，你通常從空氣動(dòng)力學(xué)輪廓開(kāi)始，然后修剪、切角和加厚表面，一步步建模。由此產(chǎn)生的零件非常復(fù)雜，這意味著它們肯定需要通過(guò)3D打印來(lái)制造。＂

2020年秋天，Boom Supersonic公司的XB－1超音速演示機(jī)在丹佛機(jī)庫(kù)亮相，使超音速空中旅行的夢(mèng)想更加接近現(xiàn)實(shí)。XB－1展示了比協(xié)和式飛機(jī)更先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造。使用的是Rolls－Royce勞斯萊斯的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

其實(shí)，Boom Supersonic設(shè)計(jì)和工程團(tuán)隊(duì)很早就知道3D打印部件已經(jīng)在許多現(xiàn)有的飛機(jī)上安裝使用，那時(shí)候就已經(jīng)開(kāi)始考慮采用增材制造來(lái)生產(chǎn)一些最復(fù)雜的部件。

Young證實(shí)道：＂選擇3D打印技術(shù)而不是其他技術(shù)的原因有很多，使用3D打印有很大的設(shè)計(jì)靈活性。以前，你可能會(huì)通過(guò)制造多個(gè)零件并將它們焊接或螺栓連接在一起，或者通過(guò)使用復(fù)雜的碳纖維工具來(lái)達(dá)到類似的效果。但這需要大量的工程時(shí)間，往往也需要更多的制造時(shí)間。＂

＂工程師們總是試圖在工作中節(jié)省時(shí)間，飛機(jī)設(shè)計(jì)中的大部分時(shí)間和精力都用在了接頭、零件之間的接口上。通過(guò)直接為增材制造設(shè)計(jì)，我們可以減少零件和接頭的數(shù)量，這也減少了時(shí)間和工作量。而且零件整合可以削減大量的重量，這也是飛機(jī)設(shè)計(jì)的重中之重。＂

△超音速飛機(jī)比目前普通飛機(jī)速度快1倍，旅行時(shí)間減少一半