胡捷利

摘要：隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，飛機(jī)的維修手段也有了極大的提高，飛機(jī)維修的概念已不僅僅是通過(guò)判定飛機(jī)零部件的壽命來(lái)確保飛機(jī)安全性能，而是從成本、安全性能、航材等多個(gè)方面對(duì)飛機(jī)進(jìn)行維修，從而保證飛機(jī)的安全。而3D 打印技術(shù)就是將通過(guò)掃描或設(shè)計(jì)得到的 3D 物體的模型切割成無(wú)數(shù)非常薄的剖面，然后逐層生產(chǎn)并按原位置疊加到一起，最終得到與設(shè)計(jì)圖紙一模一樣的三維物體，它在飛機(jī)維修方面具有非常重要的作用?；诖耍疚膶?duì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用給飛機(jī)維修行業(yè)帶來(lái)的影響進(jìn)行了研究，這為飛機(jī)維修行業(yè)的發(fā)展以及3D打印技術(shù)更好的應(yīng)用到飛機(jī)維修行業(yè)提供了指導(dǎo)和參考。

關(guān)鍵詞：航空產(chǎn)業(yè);飛機(jī)維修;3D打印技術(shù)

隨著航空產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展變化，國(guó)內(nèi)航空產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在逐漸調(diào)整，航空維修業(yè)務(wù)所占的比重也逐漸增加，這有利于航空企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。為了更好地了解飛機(jī)維修的現(xiàn)狀以及3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域和飛機(jī)維修業(yè)務(wù)上的應(yīng)用情況，本文首先對(duì)我國(guó)飛機(jī)維修現(xiàn)狀進(jìn)行了分析;其次，本文對(duì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用給飛機(jī)維修行業(yè)帶來(lái)的影響以及3D打印技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了研究，最后指出了3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和方向，這為3D打印技術(shù)更好的應(yīng)用到飛機(jī)維修行業(yè)提供了指導(dǎo)和參考。

1.我國(guó)飛機(jī)維修現(xiàn)狀概述

飛機(jī)維修的早期理念是發(fā)生事故以后對(duì)飛機(jī)故障進(jìn)行處理，慢慢發(fā)展為“預(yù)防為主”。因此，飛機(jī)維修也被分為了兩種：預(yù)防性維修和修復(fù)性維修，由于維修技術(shù)的限制，傳統(tǒng)的飛機(jī)維修為了達(dá)到把危險(xiǎn)消除在地面上，滿足無(wú)外來(lái)物、無(wú)銹蝕油垢、無(wú)缺陷、無(wú)故障“四無(wú)”的要求，往往需要投入大量的人力、物力、財(cái)力，還會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，這種做法雖然保障了飛行的安全[1]，但是帶來(lái)了高昂的維修保養(yǎng)費(fèi)用，特別是頻繁的分解、檢查會(huì)影響飛機(jī)零部件的使用壽命，也會(huì)存在人為破壞飛機(jī)零部件的現(xiàn)象以及材料浪費(fèi)的現(xiàn)象。特別是在處理標(biāo)準(zhǔn)零件和部分零件時(shí)，不能正確判斷報(bào)廢品和可使用品的界限，造成了材料的浪費(fèi)。有些維修人員為了減少責(zé)任，在維修時(shí)都使用新的零部件，這些行為不僅造成了巨大的航材浪費(fèi)，還提高了飛機(jī)的維修成本。

2.應(yīng)用3D打印技術(shù)給我國(guó)飛機(jī)維修帶來(lái)的影響

3D 打印技術(shù)誕生于上世紀(jì)八十年代，它是一種增材制造技術(shù)[2]，其基本原理是將通過(guò)掃描或設(shè)計(jì)得到的 3D 物體的模型切割成無(wú)數(shù)非常薄的剖面，然后逐層生產(chǎn)并按原位置疊加到一起，最終得到與設(shè)計(jì)圖紙一模一樣的三維物體。該技術(shù)最早應(yīng)用于航空領(lǐng)域是在上世紀(jì)九十年代中期，隨后3D打印技術(shù)逐漸體現(xiàn)出了使零件輕量化，節(jié)省材料的優(yōu)點(diǎn)，在航空領(lǐng)域零部件生產(chǎn)制造方面的應(yīng)用逐漸廣泛。美國(guó)波音公司已經(jīng)在飛機(jī)上使用了3D 打印技術(shù)生產(chǎn)的2萬(wàn)多個(gè)零部件，GE 航空集團(tuán)也非常看好3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用前景，已經(jīng)采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了LEAP 噴氣引擎噴嘴、噴氣渦輪的冷卻罩等飛機(jī)部件，大大減少了零件的個(gè)數(shù)和部件的整體重量。由于3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)間還比較短，在金屬構(gòu)件制造方面還存在一定的問(wèn)題，因此還不能使用3D打印技術(shù)為飛機(jī)提供滿足標(biāo)準(zhǔn)的受力構(gòu)件。

3.3D打印技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

3D打印技術(shù)在飛機(jī)零部件制造方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1降低人員技能要求

3D 打印技術(shù)大大降低了對(duì)操作人員的技能要求，只要操作人員能夠使用軟件和計(jì)算機(jī)就能夠按照既定的步驟生產(chǎn)飛機(jī)零部件，這極大的縮短了操作人員的培訓(xùn)時(shí)間，增加了工作人員的選擇范圍，并降低了工作人員的入行門檻。

3.2大幅節(jié)省原材料

3D 打印技術(shù)采用的是增材制造原理，它不需要向傳統(tǒng)零部件加工那樣經(jīng)過(guò)切割、磨削、腐蝕等工序流程，減少了這些流程中對(duì)航材的浪費(fèi)，基本能夠做到“按需取材”，大大的節(jié)省了原材料，減少了航材廢料，提高了航材的使用效率。例如，使用傳統(tǒng)制造技術(shù)生產(chǎn)某型飛機(jī)的風(fēng)扇葉片，材料利用率僅有 7%左右，而 3D 打印技術(shù)可將材料利用率提高到 80%以上[3]。

3.3更易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜加工

3D打印技術(shù)弱化了傳統(tǒng)加工工藝中對(duì)加工工具和模具的依賴程度，更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)一些想象中的零部件以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件的加工，因此，使用3D打印技術(shù)只需要注意要加工的飛機(jī)零部件的材料和部件尺寸即可。

3.4有效控制制造成本

3D打印技術(shù)在控制生產(chǎn)制造成本方面也具有非常重要的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗恍枰獜?fù)雜的生產(chǎn)制造流程、高水平的技術(shù)員以及配套的生產(chǎn)制造工具，只需要熟悉軟件和計(jì)算機(jī)即可，還能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜工件的一次成型，減少不必要的焊接、組裝、固定等工序，大大的減少制造成本。

3.5大大提高生產(chǎn)效率

在傳統(tǒng)的零部件生產(chǎn)制造過(guò)程中，必須要經(jīng)過(guò)部件建構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)部件模具、加工零件、焊接組合零件等多個(gè)工序，這會(huì)極大的延緩零部件的交付時(shí)間，而3D打印技術(shù)避開了這些繁瑣的步驟，有效的提高了生產(chǎn)效率。

3.6精確復(fù)制原物

3D打印技術(shù)在復(fù)制原物方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，比如只要知道物體掃描坐標(biāo)或者模型數(shù)據(jù)，就能夠生產(chǎn)出和原物一樣的零部件，這在標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)方面具有重要的意義。

4.飛機(jī)維修領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)的趨勢(shì)分析

隨著科學(xué)技術(shù)和智能制造研究的不斷深入，更多的材料技術(shù)、控制技術(shù)以及信息技術(shù)會(huì)被應(yīng)用到飛機(jī)的零部件制造生產(chǎn)上來(lái)，同時(shí)3打印技術(shù)也會(huì)被推向更高的層面。3D打印技術(shù)將會(huì)逐漸向著便捷化、通用化、智能化、精密化等方向發(fā)展，進(jìn)一步提升3D打印的精度、效率和速度，開拓多材料打印、大件打印、連續(xù)打印、并行打印的工藝方法，開發(fā)更為多樣的3D打印材料，如復(fù)合材料、非均質(zhì)材料、納米材料、功能梯度材料、智能材料，特別是在打印金屬材料方面將是研究的重點(diǎn)，進(jìn)一步開發(fā)軟件，實(shí)現(xiàn)軟件集成化，實(shí)現(xiàn)軟件和飛機(jī)材料的無(wú)縫銜接，進(jìn)一步提高飛機(jī)維修效率，降低飛機(jī)維修成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷變寧.飛機(jī)維修技術(shù)探析[J].西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，29（1）：31-33.

[2]王文濤，劉燕華.3D打印制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)我國(guó)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的影響 [J].科技管理研究，2014（6）：22-26.

[3]王菊霞.3D打印技術(shù)在汽車制造與維修領(lǐng)域的應(yīng)用研究[D].吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.