增材制造技术将促进航天航空工业的可持续发展
2014-3-3 来源： 作者：
[据美国ASM International官网2014年02月20日报道] 德国EOS公司和空客集团创新中心（原EADS创新工厂）合作完成了快速熔模铸造和直接金属激光烧结（DMLS）这两项关键制造技术的全寿命周期环境评估对比研究。
利用空客集团创新中心与EOS建立的生态评估准则对空客A320发动机短舱铰链托架（高度标准化的零件）进行分析。该生态评估准则试图囊括全寿命周期的各个方面：从原材料金属粉末供应商到设备制造商EOS再到最终用户空客集团创新中心。评估准则是在空客精简全寿命评估（SLCA）准则和国际标准14040（IS0 14040）的一系列要求的基础上改编而成，将作为对其它航天航空零件、工艺和报废策略进行全寿命周期研究的基本依据。有关专家认为，EOS公司与空客集团创新中心的合作涉及从采购到产品开发过程中对业务和生态的可持续发展能力进行整合。目前，针对DMLS技术的成本、效益和影响，已经建立了一个有价值且全面的基准，这将为未来的增材制造技术开发和深入研究奠定基础。
首先，第一阶段对一个通用的铰链托架利用SLCA准则进行分析，以一种传统的铸造工艺作为基准对DMLS技术进行评估。一个铸钢托架与一个优化设计后的钛合金增材制造托架的全寿命周期对比结果为：①到目前为止，两种技术的使用对铰链托架全寿命周期的能耗和CO2排放量影响最大。②由于DMLS技术和钛合金的使用，发动机短舱铰链的设计变得自由，通过几何结构的优化设计，短舱铰链的重量会减轻。由此，发动机短舱铰链全寿命周期的CO2排放量减少近40%。③最为显著的是，使用DMLS技术制造铰链托架，每架飞机的重量将减轻10kg。
其次，第二阶段主要关注将钛合金作为一种理想的常用材料使用时，研究优化设计后的铰链托架的制造工艺。该阶段利用EOSINT M 280体系进行分析，以熔模铸造工艺作为基准对DMLS技术进行评估。对比结果为：①原材料金属粉末制作和采用DMLS技术制造铰链托架的总能耗比采用熔模铸造工艺制造铰链托架的总能耗稍微少一些。这主要因为采用DMLS技术仅在制造托架轮廓的熔化和冷却周期内能耗较高，同时制造周期显著减少将弥补部分能耗。采用熔模铸造工艺时，在使用加热炉烧制一个光固化（SLA）环氧树脂模型的过程中能耗大而且产生了温室气体。②采用DMLS技术的材料消耗依据制造零件的规格确定，由此将消除二次加工所造成的浪费，同时相比于采用熔模铸造工艺钛合金的消耗减少25%。
DMLS技术具有一系列优点，能够保证零件优化设计、适合小批量生产。该项研究显示，由于考虑到各企业CO2减排任务，DMLS技术将有可能用于制造轻型可持续使用的零件。
（北方科技信息研究所）
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