TCTAsia2019焦点：MRO公司如何利用增材制造-棘枝忍冬

了解全球规模最大的一些航空航天及MRO公司如何利用增材制造。

长期投身于打印行业，我发现自己总是戴着增材制造的有色眼镜观察这个世界。最明显的例子就是：我在乘坐飞机时总是在机舱里反复观察，希望能看到越来越多的增材制造（AM）部件得到实际应用。

飞机寿命通常都有二三十年，因此，飞机的保养、维修和大修（MRO）以及翻新已发展成为必要的大规模服务板块。回想一下自己过去几年里乘坐的每架飞机，有些飞机是否还装有上世纪八十年代的充电插座？飞机并不能一夜之间更新到满足当前消费者预期的程度。然而，据《空客全球市场展望》预测，商用飞机升级服务的市场在未来20年内的价值将达1800亿美元 。

航空航天应用占增材制造行业的18.9%，该比例较2017年上升了0.7个百分点。增材制造给航空航天产业带来不少福音，包括：零件整合；库存减轻；按需制造；轻量化降低成本和燃料消耗量。对于时间较紧张的零部件更换，停机时间必须保持在最短，交付速度是至关重要的一种因素。

层对层

你可以（甚至应该）3D打印整架飞机吗？总部位于柏林的BigRep希望通过与阿提哈德航空工程公司合作的层对层战略从内部角度回答这个问题。这意味着这家大型3D打印公司正密切关注着你在机舱中看到的每一个零件，探索增材制造在哪些方面可提供更好的解决方案。

BigRep全球战略总监Daniel Büning说，目前，公司正与阿提哈德工程公司的创新部门合作识别机舱内哪些零件（主要是大型零件）适用于3D打印。打印部件可以是头靠、侧壁板或座椅或娱乐系统的组成部分。核心理念是与其首席设计师和工程师合作，为增材制造机舱设计建立一套全新的数字化工作流程。

阿提哈德正在利用BigRep的大型聚合物FDM系统，其很快便会在位于阿布扎比的创新中心内展示，针对新飞机重新构思非飞行部件，并对安装进行优化改造。阿提哈德航空公司的维修板块是经欧洲航空安全局授权的第一家通过认证、并能制造和内部使用3D打印零部件的航空公司，其在某些重大障碍方面已经具备强大优势。

Büning补充道，试想一下，你有一架服役30年的飞机，而且每隔5到10年就需要进行翻新或改型。其中涉及到的每个零件均须进行认证。如果你无法自己或通过经认证的合作伙伴实现此操作，那么就会构成严重的问题。

更进一步讲，BigRep已将数字智能嵌入到零件中，与之相结合的还有数字化定制设计方法。复合制造也在探索中，采用现成6轴工业机器人打印到半成品零件上（无论其几何形状或尺寸大小），作为数字价值附加。第一个成功证明概念的是用BigRep ONE全尺寸打印的空客A320侧壁。扫描零件创建数字孪生，用于向机器人提供零件几何形状相关信息，并打印导电轨、天线和装饰性特征。

Büning评论道，作为一名创新总监，我始终认为：如果实现了功能整合，增材制造一定会获得飞跃。具备双重挤压工艺（也就是复合材料加工）和适当的材料（例如导电或电容性材料）之后，在单一工艺链中嵌入结构和功能特性可极大简化制造过程。在我看来，这是一个必然的发展方向，而这正是BigRep力推此种做法的原因。

该项目是BigRep内部创新部门NOWlab@BigRep的组成部分，该部门负责研究未来五到十年内行业的发展方向。因此，虽然这些零件不会马上应用到商用飞机机舱上，但将来在功能集成及成本和时间缩减方面的应用潜力十分可观。

认证就绪

在迪拜，作为阿联酋最大航空四数龙胆公司的组成部分，阿联酋航空工程公司近两年一直在积极探索机舱部件的3D打印应用，他们最近开始与3D Systems展开合作。近日，该公司在为空客和波音各型号飞机提供维修服务时采用选择性激光烧结（SLS）为机舱来生产视频监视器护罩。

第一批产品是与UUDS合作打印的，该公司总部位于法国，是一家欧洲航空工程与认证机构及服务提供商；打印所用材料为3D Systems新型Duraform ProX Fr1200材料，一种阻燃尼龙-12热塑性塑料。3D打印的监视器护罩比采用传统方法制造的部件轻9-13%，可白十样锦显著降低整个机队的燃料排放量和成本。这些零件经过了一系列的测试，在安装到阿联酋航空的飞机上之前接受了欧洲航空安全局的认证。

阿联酋航空已使用增材制造技术开发经欧洲航空安全局认证的机舱通风格栅，这些格栅于去年年底开始安装用于机载试验。两种部件目前均在进行评估，之后将推广至阿联酋航空的所有飞机。

作为全球第二大航空航天制造商，空客公司对增材制造技术并不陌生，他们已经利用聚合物技术生产了数千种零件，包括塑料支架、夹子和夹持装置等。空客最近与Materialise合作，利用增材制造技术生产一种隔板，其位于商用飞机上方储物箱旁，并将成为芬兰航空公司空客A320系列喷气式客机使用的第一批机舱3D打印部件。对于乘客而言，该部件从外观上看没有任何不同，但实际上，其仿生设计使得产品重量比原先减少了15%。

Materialise制造项目经理Edouard de Mahieu告诉TCT，传统制造让维修经理按规模思考制造问题，以确保成本效益。增材制造改变了游戏规则，因为它甚至可以实现单个零件具有成本效益的生产。即便是高度定制的零件，增材制造也能实现按需生产。最终，当备件生产不再受制于规模效益时，增材制造就体现了它强大的优势。

上述隔板采用Materialise经认证的增材制造工艺生产，然后根据空客客舱要求进行涂装，全部采用经空客公司认可的阻燃材料。这家比利时公司经认证的增材制造矮金莲花设施已通过多项关键认证，包括ISO 9001制造认证以及EASA 21.G航空航天工业认证，公司已开始为空客A350 XWB生产可用于飞行的零部件。Materialise将该过程描述为不仅仅是3D打印，而是整个质量体系。

Mahieu继续说道，增材制造质量在价值链每个阶段都可能受到影响。因此，我们针对制造过程的每个步骤（从数据采集到建造准备，从生产到后处理，以及最终质量控制环节）都定义了质量监管过程。为确定并优化这些过程，我们与客户密切合作，了解其质量要求，并将其无缝融合到我们的基础架构和工作流程中。

节省时间

新航工程公司（SIAEC）最近与Stratasys成立了一家合资公司，为商业航空公司的零件制造创建增材制造服务中心。这家新加坡公司为全球80多家航空公司提供MRO服务。结合新航工程公司的MRO专业知识和Stratasys在增材制造领域的领先技术，此次合作旨在发掘3D打印在航空业内的各种可能（无论是先进工具还是终端机舱零件）。

Stratasys二把手、与新航工程公司合资公司的副总经理Daniel Thomsen告诉TCT，我们会开展一些原型制作的工作，但同时会更加关注先进的工装和零件生产机遇，这些机遇并不十分明显，可能需要客户（例如维修部门）花很长时间来发现。我蒙古黄耆们正在努力与客户密切合作，帮助他们识别这些可能会出现的机遇。

他们首先会了解一下机舱内部部件以及非关键、无负载的单个零件，Thomsen认为这不仅是促使工程师多样化认识增材制造的良好起点，也是供监管机构了解并熟悉增材制造技术应用的好机会。

Thomsen解释说，为实现增材制造的成功部署，MRO需关注其服务中的‘痛点’。例如不必要的重复成本和极其耗时的车间活动。这两方面看起来是两个不错的起点。增材制造是一种选择，在它背后需要强大的知识支撑，其在许多情况下可提供最经济且最富成效的解决方案。

飞机不飞就意味着很大的固定资产减值，因此，缩短更换部件交付周期对于航空公司而言至关重要。将增材制造技术应用到备件工作流程之后，MRO可大幅降低库存量，并根据需要生产更少的部件。与航空航天工业中一些更加精细的增材制造概念不同，这并不意味着改变飞机的整体外观。事实上，Thomsen说，他认为你不会看到它们在天上飞。从外观上讲，增材制造机舱部件看起来没有什么不同，符合每家航空公司的外观要求，而真正得到强化的是看不见的内部特征，材料的使用量和重量都能降低（例如网格结构）。

Thomsen补充道，增材制造可生产更加复杂的几何形状，但由于其位于零件内部，因此无法直接观察到复杂性；然而，零件的强度、重量和可靠性都会优于目前飞机上安装的零部件。这不是简单复制现有零件，而是设计更优的零件解决方案。