◆◆0

增材制造在航空航天领域的重大突破，2026年市场预计达67.5亿美元

hejiaqiao 2021-07-07 工业3D设计 3,717 views

制造业是航空航天业的一大挑战。航空航天部件不仅异常复杂，而且还需要结构合理，并满足几乎所有行业的最高标准来质量保证。为了降低成本并克服传统制造挑战，许多航空航天公司正在从传统制造工艺转向增材制造，以高效生产所需的。复杂零件毫无疑问，增材制造正在改变航空航天业。航空航天市场的增材制造预计将以22.17% 的复合年增长率(CAGR)增长，到 2026 年将达到 67.5 亿美元。
传统制造与增材制造
增材制造是一种基于打印 CAD 数据（数字 3D 模型）将材料一层一层地添加到 3D 物体结构的过程。它通常也被称为3D 打印。
这不同于传统的制造工艺，也称为减材制造。在传统制造中，材料被放入模具中硬化。当材料干燥或冷却时，将其从模具中取出并去除多余的材料以形成最终产品 - 因此称为减材。
在传统的制造过程中，会发生以下步骤：

制造设计 (DFM) 以确保零件可以制造
振动分析
迭代
生产
测试
迭代

使用增材制造，制造步骤更少，过程如下：

设计
预处理以确保设计可以打印
迭代
生产

基于 CATIA 模型的航空航天领域的 3D 打印改变了零件的制造方式，正在彻底改变航空航天制造业。
以下是在航空航天应用中使用增材制造的六种方式。
1. 构建具有复杂几何形状的零件
从直升机零件到涡轮发动机，航空航天部件有时需要在非常狭窄的空间中使用高度复杂的几何结构。
设计工程师可以使用打印 CAD 数据（内部组件等）创建整个结构的 3D 模型，而不是单独创建小而复杂的零件，然后再将它们组合成整体。然后，3D 打印机可以创建一个无缝零件，其中包括所有复杂的内部尺寸和复杂的几何形状，无需组装。
使用增材制造，可以使用包括金属和碳纤维在内的多种材料以更少的交付周期和能源制造复杂的零件。
2. 更高效的原型设计
无需设计模具和外包生产，航空航天工程师只需使用传统制造方法所需的一小部分时间即可设计和打印原型。凭借更快地创建和测试原型的能力，航空航天公司可以加快上市时间并在竞争中保持领先地位。
在航空航天领域，根据规格生产零件非常重要。在传统制造中，规范过程已经建立。但是，规范过程尚未建立在增材制造中，因此确保制造的零件是根据规范生产的并不那么明确。
当前航空航天增材制造面临的一些挑战包括：

通过创建一致的零件来满足制造标准 - 每个零件都必须与之前生产的零件相同。
大规模打印，因为 3D 打印是一项较新的技术。
对于航空航天业的供应商，通过测试并满足合规性标准 - 因为这些流程不是为增材制造的零件设置的。

3. 经济高效的生产
增材制造不仅可以减少创建原型的时间，还可以降低成本。
对于传统制造，许多航空航天应用的材料浪费可高达 98%。减法后您可能会得到大量金属碎片，而创建正确的模具可能是一个漫长的过程。
由于增材制造是增加材料而不是减少材料，因此可以大大减少材料浪费，帮助制造商节省生产成本。有与增材制造工艺设置相关的初始成本。但是，长期节省的成本超过了这些初步费用。
增材制造不仅可以减少创建原型的时间，还可以降低成本。
4. 增加零件的内功
每次将较小的部件组合成更大的物体时，都会降低整体的结构完整性。通过增材制造，设计工程师可以创建整个零件，包括空心中心和内部组件，而没有脆弱易受攻击的接头。
此外，增材制造可以很好地利用复合材料。这是增材制造比传统制造具有明显优势的领域。
通过增材制造，当您沿力将进入的方向放置一个或多个层时，它可以让您的最终部件在该方向上非常坚固。
5. 创建轻量级组件
燃料是航空航天工业中成本最高的一项。减少燃料消耗的最好方法是制造更轻的零件。不幸的是，在使用传统制造方法时，几乎不可能在不牺牲结构完整性的情况下制造更轻的零件。
无需连接螺栓和螺钉等部件，增材制造工艺可以将车架重量减少 25%，同时提高结构完整性。增材制造不仅能降低油耗，还能增加飞机的整体强度。
6. 减少存储需求
航空航天业拥有所有行业中最臭名昭著的长供应链之一。为了获得零件，许多航空航天公司在仓库中储存大量零件——这是另一个成本和物流问题。
由于增材制造过程快速高效，与必须通过标准供应链订购相比，航空航天制造商可以在内部生产组件——包括定制零件——的时间和成本的一小部分。这减少了手头备件或维护大量存储设施的需要。
航空航天增材制造的未来
由于能够快速高效地创建定制的、重量轻且结构合理的零件，难怪许多企业正在转向航空航天应用的增材制造。
谈到航空航天增材制造的未来，CAD 模型起着核心作用。考虑到航空航天示例和研究前景中可用的增材制造，很明显 CAD 模型目前正在使用中，并且对航空航天公司很有价值。
随着越来越多的航空航天公司从传统制造工艺转向增材制造工艺，从长远来看，人们将更加关注具有打印 CAD 模型的能力。
Spatial 在各行各业拥有超过 35 年的 3D 建模专业知识，创建了卓越的预处理 CAD 数据，并拥有构建预处理软件的工具，以打印精确、几何精确的 3D 打印航空航天 CATIA 模型。