【據(jù)33dprintingindustry網(wǎng)站2019年9月報道】 一種通過3D打印制作的新型驗證工裝凸顯了增材制造(AM)面向大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的能力。美國空軍研究實驗室(AFRL)制造和工業(yè)技術(shù)部(ManTech)表現(xiàn)出了對大尺寸聚合物基增材制造復(fù)合材料固化工裝的興趣。波音公司向ManTech的開放式BAA提交了一份想法，針對用于生產(chǎn)航空航天復(fù)合材料部件的低成本熱壓罐工裝制造，評估增材制造技術(shù)的現(xiàn)狀。最初的驗證工具適用于一款A(yù)FRL概念飛行器的機(jī)身蒙皮。波音與Thermwood公司簽訂了合同，使用其大尺寸增材制造(LSAM)機(jī)床制造該驗證工具。
Thermwood LSAM機(jī)器采用垂直層打印(VLP)工藝提供創(chuàng)新的增材制造能力。垂直層打印AM工藝通過增加可打印組件的尺寸，顯著提升了成本效益，從而降低了大型工裝的裝配成本。為了使用高溫、熱壓罐可用的材料驗證VLP工藝，波音和AFRL選擇3D打印了一段大型工裝，來評估LSAM的功能。這個中等尺寸的工裝在Thermwood位于南印第安納州的LSAM增材制造驗證機(jī)床上制作，使用40毫米的打印芯，材料是25%碳纖維增強(qiáng)的聚醚砜(PESU)。
初始試驗工裝具有與最終模具相同的寬度、高度和加強(qiáng)筋路徑，包含最終模具的所有主要特征，但長度壓縮到僅為4英尺。最終的工裝將超過10英尺長。這個中等尺寸的工裝作為使用VLP系統(tǒng)打印的第一個高溫工裝，獲得了里程碑式的成就。該工裝重量為367磅，需要5小時15分鐘打印。在精加工之后，探測了工裝的表面輪廓并測試了真空完整性。工裝通過了室溫真空測試并達(dá)到了尺寸表面輪廓公差。
該項目正在開展下一步工作，生產(chǎn)一個全尺寸工裝。全尺寸工裝重約1400磅，需要18小時打印完成。波音和空軍正在仔細(xì)記錄項目的所有操作參數(shù)，以便將技術(shù)轉(zhuǎn)化到生產(chǎn)項目。與生產(chǎn)這些工裝的傳統(tǒng)方法相比，增材制造的熱壓罐工裝具有顯著的優(yōu)勢。3D打印工裝更便宜，可以在數(shù)天或數(shù)周而不是數(shù)月內(nèi)就制造出來。
AFRL對低成本可消耗飛行器技術(shù)(LCAAT)計劃的工裝制作方法非常感興趣，LCAAT計劃的目標(biāo)是打破成本增長曲線并更快地開發(fā)新系統(tǒng)。AFRL項目經(jīng)理Andrea Helbach表示：“我們對增材制造工裝能夠降低熱壓罐工裝的采購成本和時間很感興趣。此外，AM工裝還支持飛行器設(shè)計的變化，并具有最小的非經(jīng)常性費用。”
LCAAT計劃的制造負(fù)責(zé)人Craig Neslen表示：“未來部署低成本、但能力足夠的無人機(jī)將需要快速響應(yīng)的材料和制造工藝策略。增材制造的復(fù)合材料工裝是正在評估的眾多技術(shù)之一，以確保工業(yè)基礎(chǔ)可以處理未來的制造大規(guī)模提速要求，同時適應(yīng)周期性的系統(tǒng)技術(shù)更新活動，這些活動需要以可接受的成本進(jìn)行飛行器的少量設(shè)計變更。”
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