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  • 1 # y的記憶

    3D列印是一種快速成型技術,它是一種以數字模型檔案為基礎,運用粉末狀金屬或塑膠等可粘合材料,透過逐層列印的方式來構造物體的技術。3D列印通常是採用數字技術材料印表機來實現的。常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型,後逐漸用於一些產品的直接製造,已經有使用這種技術列印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理資訊系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

    3D列印技術出現在20世紀90年代中期,近些年發展進步非常迅速,打印出來的零部件或器物質量大幅提升,同時列印的成本也在迅速的下降。

    樓主所提到的列印戰機零件,目前還未被廣泛應用,只有較少的試驗性產品或者科研性的產品出現。這主要是因為航空航天類的零部件對於結構效能和質量等級要求非常高,直接依靠3D列印實現,與現代工業精加工出來的精密零件相比仍存在一定的差距。但是隨著3D列印技術的不斷髮展與進步,這是未來工業發展與進步的非常重要的方向,今後一定會有更多的應用。

    如果以目前已實現的例子分析,我們可以參考3D列印技術在航天領域的具體應用的案例幫助我們分析3D列印零件在航空航天軍工等領域應用的優缺點。

    例如,2014年8月31日,美國宇航局的工程師們完成了3D列印火箭噴射器的測試,本項研究在於提高火箭發動機某個元件的效能,由於噴射器內液態氧和氣態氫一起混合反應,這裡的燃燒溫度可達到6000華氏度,大約為3315攝氏度,可產生2萬磅的推力,約為9噸左右,驗證了3D列印技術在火箭發動機制造上的可行性。

    製造火箭發動機的噴射器需要精度較高的加工技術,如果使用3D列印技術,就可以降低製造上的複雜程度,在計算機中建立噴射器的三維影象,列印的材料為金屬粉末和鐳射,在較高的溫度下,金屬粉末可被重新塑造成我們需要的樣子。

    2014年10月11日,英國一個發燒友團隊用3D列印技術製出了一枚火箭,他們還準備讓這個世界上第一個打印出來的火箭升空。該團隊於當地時間在倫敦的辦公室向媒體介紹這個世界第一架用3D列印技術製造出的火箭。團隊隊長海恩斯說,有了3D列印技術,要製造出高度複雜的形狀並不困難。就算要修改設計原型,只要在計算機輔助設計的軟體上做出修改,印表機將會做出相對的調整。這比之前的傳統制造方式方便許多。

    根據上述案例我們可以初步總結出3D列印技術的主要特點。

    優點主要表現在:(1)利用數學建模然後3D打印出來的零件,與傳統制造方式相比,製造難度大大下降,對於一些結構特別複雜,精度特別高的零件,表現的尤為明顯;(2)由於高階零件製造難度的大幅下降,可能會導致整個社會整體制造水平的躍進式提升,從而可能會給整個國家整個世界帶來更多的進步與可能性。

    缺點主要表現在:生產出的零件結構的緻密程度和強度不如現代工業製造出的零件穩定,當然這個缺點可能會隨著技術水平的不斷進步,逐步的改善。

  • 2 # 戰武拌豆腐

    3D列印屬於增才製造,與傳統的車床車銑加工而言優勢在於

    製造複雜物品不增加成本

    就傳統制造而言,物體形狀越複雜,製造成本越高。對3D印表機而言,製造形狀複雜的物品成本不增加,製造一個形狀複雜的物品並不比列印一個簡單的方塊消耗更多的時間、技能或成本。

    可實現多材料複合列印

    因為傳統的製造機器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。

    減少廢棄副產品

    與傳統的金屬製造技術相比,3D列印機制造金屬時產生較少的副產品。傳統金屬加工的浪費量驚人,90%的金屬原材料被丟棄在工廠車間裡。3D打印製造金屬時浪費量減少。隨著列印材料的進步,“淨成形”製造可能成為更環保的加工方式。

  • 3 # 爆裂天神

    盡代表我個人看法,我覺得3D列印不僅在結構製造上可以發揮減重作用,也有利於成品安裝和系統佈局的減重和改進。機載成品安裝支架 或運動裝置的支撐結構複雜,又不是承力結構,很適合採用3D列印方式製造。如果把現在普遍採用的組合件用3D整體件替代,利用高尺寸精度的選區熔化方式一體成型,將有利於提高結構一致性和裝卸更新的方便性。像戰機飛機的各種液體和氣體導管種類很多,分佈廣泛,管道走向還要避開結構件和成品,沒有辦法在飛機內部設定長距離的直管。機載液、氣管線存在很多彎曲度大的轉角,那我們為了保證管道彎曲時的機械效能,必須在大的轉角位置採用轉向接頭,消除因為小半徑彎管產生的應力集中,這就使管線敷設中需要使用很多工藝接頭。如果能夠在保證安裝和更換方便性的同時,3D打印出整體彎管替代傳統的機械彎管、擴口和接頭固定,將在保證管道彎曲尺寸要求的同時,降低管線的零件數量,提高機械效能。取消接頭還能減少滲漏檢查和維護的介面數量,一體成形的光滑內壁還可以最佳化管道內部液體和氣體流動效果,有效提高航空產品的工藝和製造水平,透過結構減重改善航空器效能的潛力也很大,但實際應用所 面對的技術侷限也非常明顯,直接限制了3D列印在航空製造領域的應用範圍。3D列印的一體化製造能夠取得減重效應,那把飛機的大部件都用3D打出來不行嗎?飛機大部件全3D列印的技術難度並不算大,目前國外已實現長度超過5米,直徑1.2米矩形框的3D整體成型,將飛機前機身的框架一體化製造,在加工工藝方面是沒有問題的。理論上只要結構材料相同,大部件整體列印並沒有什麼難度,選區熔化成型件的表面粗糙度比較高,基本能滿足替代鈑金組合件的工藝要求。問題是現在的飛機結 構並不僅是要滿足尺寸要求,而是要滿足飛機使用和維護的各方面需要。

    現代作戰飛機的機載裝置分佈全機,飛行控制、燃料和電源系統的導管與線纜同樣分佈廣泛。遍佈全機的裝置和管線需要頻繁維護,這就要求飛機表面必須開有對應的檢查口蓋,先進戰鬥機的表面開口率甚至可以超過60%。裝置檢查開口需要內部結構避讓,機體結構還要留出故障件更換所需的操作空間。如果機體結構的大部件實現一體化,內部成品裝置和導管等無法分解的部件,將很難利用外場維護條件實現無損更新。

    如果把內部裝置分解化裝配,成品與導管增加的接頭和組合件,又會在很大程度上消耗掉結構整體化的收益,增加外場維修和檢查難度將惡化飛機的完好率,也不利於軍用飛機隨使用過程進行改裝完善。現代軍用飛機的改進很頻繁,如美國海軍已退役的F-14艦載戰鬥機,各種裝置和結構隨飛機生產過程調整,最終幾乎不存在兩架結構和成品完全一致的飛機。如果實現3D列印大部件直接替代組合件,現在的很多改進措施事實上將無法應用,或在改進中必須對結構進行大範圍更換,時間與資金的消耗直接限制了飛機改造的效費比。

    事實上,越是功能和裝置簡單的飛機越容易實現一體化,越是裝置和功能要求複雜的飛機,對結構可拓展性和包容性的要求就越高,採用大規格一體化結構的難度和全壽命成本就越大。維護難度是限制大規格一體化結構的難點,飛機本身的使用特點更影響到整體結構的應用範圍。 現代噴氣戰鬥機的飛行速度可達到M1.5,地面停放時的低溫可達到-50℃,飛行時也存在結冰等低溫環境的影響,但駐點溫度在高速飛行時甚至要超過百度,M2以上速度的駐點溫度甚至可以達到200℃,機體外表和結構還要承受高速飛行的速壓。

    同時,飛機內部裝置艙和管線需要進行溫度和壓力控制,發動機段存在高溫區,均使機體結構和蒙皮要反覆承受高/低溫和壓力變換的影響。金屬材料在飛機使用過程中,不同材料和結構存在不同的膨脹係數,不同使用環境將對結構產生多種狀態的應力。整體固定結構勢必集中承受這些應力作用,大規格整體結構很難平衡各種因素的影響,很容易因為應力集中和傳導產生破損和裂紋,結構損壞將主要集中在零件的折角和孔位。組合件雖然在加工和使用中存在問題,但組合件本身就是個分解應力的分散結構,更容易承受飛機使用的惡劣環境要求,出現結構變形和裂紋時也方便更換破損零件,這也是3D列印大部件難以替代的技術優勢。

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