由泰雷茲阿萊尼亞宇航公司、克蘭菲爾德大學(xué)和Glenalmond技術(shù)公司共同組成的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地制造了第一個(gè)全尺寸的鈦壓力容器原型，將用于未來的載人航天探索任務(wù)。
這件容器大約1米高，8.5公斤重。它由鈦合金(Ti-6Al-4V)制成，采用線+弧增材制造 (WAAM)沉積而成，這項(xiàng)工藝在克蘭菲爾德大學(xué)過去十年一直領(lǐng)先。
由于能夠直接從數(shù)字繪圖到最終結(jié)構(gòu)，WAAM工藝將兩個(gè)獨(dú)立的部分集成到一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)中；消除了長(zhǎng)周期鍛造的需要；大大減少了機(jī)械加工所產(chǎn)生的廢料量。
如果按傳統(tǒng)生產(chǎn)，這種組件所需的原材料將是其最終質(zhì)量的30倍左右。采用WAAM工藝，每件產(chǎn)品節(jié)省Ti-6Al-4V 200多公斤。這方面還有進(jìn)一步改進(jìn)的空間，克蘭菲爾德正在研究更接近最終厚度的新方法。
WAAM的外形是在克蘭菲爾德制造的，然后被送到Glenalmond Technologies公司，在那里進(jìn)行了應(yīng)力消除、激光掃描、機(jī)械加工和超聲波檢測(cè)。最終的檢驗(yàn)由Agiometrix進(jìn)行，使用計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT-scan)進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量分析，并使用光學(xué)掃描儀，泰雷茲阿萊尼亞宇航公司確保該零件符合機(jī)械要求和規(guī)范。
經(jīng)過檢查，項(xiàng)目組認(rèn)為該容器達(dá)到了驅(qū)動(dòng)技術(shù)和質(zhì)量要求。該小組目前正在著手建造第二架原型機(jī)，其目的是對(duì)整個(gè)制造周期進(jìn)行微調(diào)，以證明該過程的可重復(fù)性和可靠性，并將新方法的實(shí)現(xiàn)推入飛行硬件。
泰勒斯阿萊尼亞宇航公司增材制造項(xiàng)目研究經(jīng)理Massimo Chiampi稱:我們正在為油箱尋找一種創(chuàng)新的制造解決方案，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的基于減法加工的生產(chǎn)路線通常需要很長(zhǎng)的交貨期。通過這個(gè)項(xiàng)目，我們證明了WAAM技術(shù)的應(yīng)用前景，并且提高了我們產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。與采購標(biāo)準(zhǔn)鍛造產(chǎn)品所需的數(shù)月時(shí)間相比，一件近凈形狀的產(chǎn)品只需幾天就能完成，而且機(jī)械加工工序也在不斷減少。我們?cè)诓环艞壦蟮男阅艿那闆r下實(shí)現(xiàn)了總交付時(shí)間的65%的減少，這在設(shè)計(jì)靈活性方面也帶來了好處，使我們能夠在項(xiàng)目的后期滿足客戶的需求。
克蘭菲爾德大學(xué)首席研究員、WAAM3D首席科學(xué)家丁嘉洛博士(Dr. Jialuo Ding)表示:“我們開發(fā)WAAM技術(shù)已經(jīng)有10多年了，看到它達(dá)到這種商業(yè)成熟度，我們非常滿意。我們很高興通過這種大學(xué)衍生企業(yè)將這項(xiàng)技術(shù)延伸開，同樣，我們也對(duì)Glenalmond Technologies所做的工作極為滿意，他們?cè)诘谝淮螄L試時(shí)就完美地處理了有限加工庫存的零件?！?/span>
克蘭菲爾德大學(xué)高級(jí)講師、WAAM3D公司首席執(zhí)行官Filomeno Martina博士說：“該零件是使用過去十年開發(fā)的軟件和硬件構(gòu)建的，通過克蘭菲爾德大學(xué)新成立的分拆公司WAAM3D，這些設(shè)備終于可以商業(yè)化了。這讓我們有機(jī)會(huì)在一個(gè)備受矚目的用戶案例上測(cè)試WAAM3D的創(chuàng)新解決方案，時(shí)間跨度非常大。我們?yōu)榭颂m菲爾德大學(xué)的自動(dòng)化水平感到自豪。WAAM3D公司將在未來幾個(gè)月向工業(yè)界提供所有這些工具，我們期待這將對(duì)工業(yè)大規(guī)模增材制造產(chǎn)生的影響?！?/span>
電弧增材制造(WAAM)是一種大規(guī)模的金屬3D打印工藝。根據(jù)克蘭菲爾德大學(xué)(Cranfield University)的數(shù)據(jù)，這個(gè)技術(shù)的發(fā)起人和主要開發(fā)者WAAM在全世界60多個(gè)項(xiàng)目中使用，價(jià)值超過480萬美元。到目前為止，它也已經(jīng)成功地制造長(zhǎng)達(dá)10米的零件，以每小時(shí)4公斤的速率存放材料。
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