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欧洲采用电弧增材制造工艺成功制造空间探索钛压力容器

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2019-03-28 | 浏览:149 ]

由泰雷兹阿莱尼亚宇航公司、克兰菲尔德大学和Glenalmond技术公司共同组成的团队已经成功地制造了第一个全尺寸的钛压力容器原型,将用于未来的载人航天探索任务。

这件容器大约1米高,8.5公斤重。它由钛合金(Ti-6Al-4V)制成,采用线+弧增材制造 (WAAM)沉积而成,这项工艺在克兰菲尔德大学过去十年一直领先。

由于能够直接从数字绘图到最终结构,WAAM工艺将两个独立的部分集成到一个单独的系统中;消除了长周期锻造的需要;大大减少了机械加工所产生的废料量。

如果按传统生产,这种组件所需的原材料将是其最终质量的30倍左右。采用WAAM工艺,每件产品节省Ti-6Al-4V 200多公斤。这方面还有进一步改进的空间,克兰菲尔德正在研究更接近最终厚度的新方法。

WAAM的外形是在克兰菲尔德制造的,然后被送到Glenalmond Technologies公司,在那里进行了应力消除、激光扫描、机械加工和超声波检测。最终的检验由Agiometrix进行,使用计算机断层扫描(CT-scan)进行内部质量分析,并使用光学扫描仪,泰雷兹阿莱尼亚宇航公司确保该零件符合机械要求和规范。

经过检查,项目组认为该容器达到了驱动技术和质量要求。该小组目前正在着手建造第二架原型机,其目的是对整个制造周期进行微调,以证明该过程的可重复性和可靠性,并将新方法的实现推入飞行硬件。

泰勒斯阿莱尼亚宇航公司增材制造项目研究经理Massimo Chiampi:我们正在为油箱寻找一种创新的制造解决方案,因为传统的基于减法加工的生产路线通常需要很长的交货期。通过这个项目,我们证明了WAAM技术的应用前景,并且提高了我们产品的竞争力。与采购标准锻造产品所需的数月时间相比,一件近净形状的产品只需几天就能完成,而且机械加工工序也在不断减少。我们在不放弃所要求的性能的情况下实现了总交付时间的65%的减少,这在设计灵活性方面也带来了好处,使我们能够在项目的后期满足客户的需求。

克兰菲尔德大学首席研究员、WAAM3D首席科学家丁嘉洛博士(Dr. Jialuo Ding)表示:“我们开发WAAM技术已经有10多年了,看到它达到这种商业成熟度,我们非常满意。我们很高兴通过这种大学衍生企业将这项技术延伸开,同样,我们也对Glenalmond Technologies所做的工作极为满意,他们在第一次尝试时就完美地处理了有限加工库存的零件。”

克兰菲尔德大学高级讲师、WAAM3D公司首席执行官Filomeno Martina博士说:“该零件是使用过去十年开发的软件和硬件构建的,通过克兰菲尔德大学新成立的分拆公司WAAM3D,这些设备终于可以商业化了。这让我们有机会在一个备受瞩目的用户案例上测试WAAM3D的创新解决方案,时间跨度非常大。我们为克兰菲尔德大学的自动化水平感到自豪。WAAM3D公司将在未来几个月向工业界提供所有这些工具,我们期待这将对工业大规模增材制造产生的影响。”

电弧增材制造(WAAM)是一种大规模的金属3D打印工艺。根据克兰菲尔德大学(Cranfield University)的数据,这个技术的发起人和主要开发者WAAM在全世界60多个项目中使用,价值超过480万美元。到目前为止,它也已经成功地制造长达10米的零件,以每小时4公斤的速率存放材料。