飛機(jī)上的小零件每減輕一點(diǎn)重量就會(huì)使飛機(jī)節(jié)省大量的燃油消耗。以一架起飛重量達(dá)65噸的波音737 飛機(jī)為例，如果機(jī)身減輕一磅的重量，每年將節(jié)省數(shù)十萬(wàn)美元燃油成本。航空制造企業(yè)GE航空也曾預(yù)估，一個(gè)高效的零件設(shè)計(jì)將為整個(gè)航空行業(yè)節(jié)約1000萬(wàn)美元的燃油成本。

實(shí)現(xiàn)飛機(jī)減重通常有兩種方式，一種是使用重量更輕、性能更強(qiáng)的先進(jìn)材料來(lái)替代現(xiàn)有材料；另一種方式是對(duì)現(xiàn)有飛機(jī)零部件進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。GE航空與3D Systems公司合作3D打印輕量化的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)支架，相比傳統(tǒng)零件重量減輕了70%。來(lái)一起看一下這個(gè)飛機(jī)上的小零件是怎樣通過(guò)3D打印技術(shù)和拓?fù)鋬?yōu)化軟件進(jìn)行“瘦身”的。

拓?fù)鋬?yōu)化是“瘦身”良方

制造出這個(gè)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)支架零件，需要分為兩步走。首先，3D Systems Quickparts 服務(wù)團(tuán)隊(duì)對(duì)GE航空提供的零件CAD 設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。

QiuckParts服務(wù)團(tuán)隊(duì)使用了Frustum 拓?fù)鋬?yōu)化軟件，對(duì)零件的材料分布進(jìn)行了優(yōu)化，最終在實(shí)現(xiàn)零部件功能的前提下保留盡可能少的材料。此外，服務(wù)團(tuán)隊(duì)還通過(guò)光滑和混合表面的處理降低應(yīng)力。由Frustum 軟件生成具有適合3D打印的幾何形狀的模型。

我們從下圖中可以看出，完成拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)步驟之后的零件三維模型已經(jīng)瘦身了。

接下來(lái)的步驟是進(jìn)行將Frustum 軟件生成的STL 文件發(fā)送給3D Systems ProX DMP 320 金屬3D打印機(jī)進(jìn)行打印。GE的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)支架使用的打印材料是鈦合金。Quickparts 服務(wù)團(tuán)隊(duì)在金屬3D打印領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)零部件的設(shè)計(jì)方案、材料、性能要求來(lái)設(shè)置最佳打印參數(shù)，降低打印失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

GE航空對(duì)3D打印的零部件進(jìn)行了力學(xué)測(cè)試。

在實(shí)現(xiàn)零件減重70%的前提下，3D打印的鈦合金支架滿足GE 的零件負(fù)載要求。

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