- 探究超音速飞机XB-1:如何构建带有21个3D打印部件
- 来源:未知大陆
2020年10月,航空航天公司Boom Supersonic推出了XB-1飞机,该飞机总共配备了21个3D打印组件。现在,该公司已经发布了一个全面的案例研究,提供了一个更深入的设计、制造和完成的协和式超音速飞机。
Boom选择采用增材制造的主要因素是设计灵活性、减轻重量和节省时间,Boom使用VELO的Sapphire 3D打印机制造了一些XB-1最复杂的零件。
XB-1的3D打印组件
设计:优化重量和热效率
飞机的大多数3D打印零件在某种程度上都与引导空气有关,并且具有复杂的内部几何形状,例如叶片,风道和百叶窗。由于被引导的空气通常超过260°C,因此基于表面的设计方法至关重要。
Boom的工程师Byron Young解释说:“如果快速移动的空气接触到它,我们将从效率和性能的角度来关注该表面。因此,在设计这些零件时,通常先从空气动力学轮廓开始,然后修剪,倒角和加厚曲面以创建实体零件本身。最终的零件非常复杂-这意味着它们肯定需要通过3D打印来制造。”
该公司独特的导流几何形状在设计时还考虑到了重量的减轻–如果要使用钣金或铸件,这种想法根本就不可行。这样,许多组件的壁都非常薄,大约在0.02英寸或750微米左右。
VELO的应用工程师Gene Miller表示,蓝宝石的非接触式涂布机系统使高宽比成为可能:“因为我们的技术提供了在这种设计中打印非常高的长宽比的能力,不需要过多的材料来增强结构内部的强度,我们可以将这些风管叶片长得很高,而不会受到涂覆机的干扰。”
3D打印的空气通道
制造和后处理
3D打印零件由钛制成,钛是航空航天业的主要材料,以其高强度和耐热性而闻名。不幸的是,钛过快冷却也会变脆并容易破裂。据报道,这是Sapphire先进的过程控制功能派上用场的地方,因为该机器能够自动检查关键参数,例如激光对准,光束稳定性和中层粉末床质量。
Miller解释说:“随着材料在Z方向上的堆积,我们减少了基板的内部应力。通过减轻冷却过程中形成的内应力,减少了开裂的可能性。”
打印完成后,借助蓝宝石的SupportFree 3D打印技术,可以将零件从模板上锯下来,并相对容易地进行后处理。细小的缝隙和通道完全没有支撑,而较大的孔需要用螺丝刀或砂轮进行的手工操作最少。总而言之,零件的机械师在每个零件的后处理上仅花费了30分钟。在轮廓仪上的平均表面光洁度约为250 RA,到目前为止,Boom对此感到满意。
最后,对组件进行热处理和热等静压以提高其疲劳寿命–这对于飞行组件而言尤其重要,因为它们在恒定的循环载荷下具有起降作用。
杨总结道:“超音速飞行会带来许多不同的现象和压力,这在传统的空中旅行中是看不到的。主要施加的力通常不是压力载荷,比如打破音障。在很多情况下,它是由于飞机整体结构绕着你的部分弯曲而引起的应力。”
蓝宝石3D打印机的构建室
Boom选择采用增材制造的主要因素是设计灵活性、减轻重量和节省时间,Boom使用VELO的Sapphire 3D打印机制造了一些XB-1最复杂的零件。
XB-1的3D打印组件
设计:优化重量和热效率
飞机的大多数3D打印零件在某种程度上都与引导空气有关,并且具有复杂的内部几何形状,例如叶片,风道和百叶窗。由于被引导的空气通常超过260°C,因此基于表面的设计方法至关重要。
Boom的工程师Byron Young解释说:“如果快速移动的空气接触到它,我们将从效率和性能的角度来关注该表面。因此,在设计这些零件时,通常先从空气动力学轮廓开始,然后修剪,倒角和加厚曲面以创建实体零件本身。最终的零件非常复杂-这意味着它们肯定需要通过3D打印来制造。”
该公司独特的导流几何形状在设计时还考虑到了重量的减轻–如果要使用钣金或铸件,这种想法根本就不可行。这样,许多组件的壁都非常薄,大约在0.02英寸或750微米左右。
VELO的应用工程师Gene Miller表示,蓝宝石的非接触式涂布机系统使高宽比成为可能:“因为我们的技术提供了在这种设计中打印非常高的长宽比的能力,不需要过多的材料来增强结构内部的强度,我们可以将这些风管叶片长得很高,而不会受到涂覆机的干扰。”
3D打印的空气通道
制造和后处理
3D打印零件由钛制成,钛是航空航天业的主要材料,以其高强度和耐热性而闻名。不幸的是,钛过快冷却也会变脆并容易破裂。据报道,这是Sapphire先进的过程控制功能派上用场的地方,因为该机器能够自动检查关键参数,例如激光对准,光束稳定性和中层粉末床质量。
Miller解释说:“随着材料在Z方向上的堆积,我们减少了基板的内部应力。通过减轻冷却过程中形成的内应力,减少了开裂的可能性。”
打印完成后,借助蓝宝石的SupportFree 3D打印技术,可以将零件从模板上锯下来,并相对容易地进行后处理。细小的缝隙和通道完全没有支撑,而较大的孔需要用螺丝刀或砂轮进行的手工操作最少。总而言之,零件的机械师在每个零件的后处理上仅花费了30分钟。在轮廓仪上的平均表面光洁度约为250 RA,到目前为止,Boom对此感到满意。
最后,对组件进行热处理和热等静压以提高其疲劳寿命–这对于飞行组件而言尤其重要,因为它们在恒定的循环载荷下具有起降作用。
杨总结道:“超音速飞行会带来许多不同的现象和压力,这在传统的空中旅行中是看不到的。主要施加的力通常不是压力载荷,比如打破音障。在很多情况下,它是由于飞机整体结构绕着你的部分弯曲而引起的应力。”
蓝宝石3D打印机的构建室
科技
-
-
- 线下展会,市民畅享科技大餐
- 5月28日,是2021中国国际大数据产业博览会线下展最后一天,也是免费向市民开放的公众日。趁此机会,记者继续带您探秘国际综合馆(W1馆)、数字应用馆(W2馆)、前沿技术馆(E1馆)、智慧产业馆(E2馆)4...
- 贵阳晚报
-
-
-
- 为何新药研发、基因测序、卫星遥感的发展提速都需要它?
- 人类第一次完整全基因组的测序花了13年,在新技术的加持下,这个时间已经降低到1天以内;没有这项新技术加持,电影《阿凡达》的渲染可能需要上万年;这项新技术还让新药的研发周期大幅缩短,让卫星遥感定位精度...
- 华为
-
-
-
- 大型金属3D打印厂商钢研极光亮相TCT,展示强大的生产服务能力
- 2021亚洲3D打印、增材制造展览会 (TCT Asia)于2021年5月26日-28日在国家会展中心(上海)7.1馆隆重举办。作为官方战略合作媒体,南极熊将会全程现场报道(地址https://www.nanjixiong.com/foru
- 南极熊3D打印
-
-
-
- 美国国家情报委员会《全球趋势2040——竞争更激烈的世界》报告摘译
- 2021年3月,美国国家情报委员会(NIC)发布了每四年一度的全球趋势预测报告《全球趋势2040——竞争更激烈的世界》。NIC是美国最高层级的战略情报机构,该委员会的成员均为来自政府、学术界和私营部门的高级专家...
- 全球技术地图
-
-
-
- 数字让监管更加智慧 上交所成功举办首届全行业技术大会
- 5月28日,上交所成功举办主题为“数字赋能,守正创新”的首届全行业技术大会。中国证监会副主席赵争平出席大会并致辞指出,证监会高度重视资本市场科技化转型与发展,确定了“数字让监管更加智慧”的愿景。...
- 上海证券报
-
-
-
- 湾区智行||中科创达赵鸿飞:汽车“新物种”需要共通的操作系统|中国汽车报
- “我是谁?我来自哪里?我要到哪里去?”这是哲学史上永恒的三大命题,同样也是我们甚至是企业需要不断思考的问题。此次采访对象——中科创达软件股份有限公司就是一家勤于思考、擅于思考的企业。这家企业在不断...
- 中国汽车报
-
-
-
- 广电总局表彰虚拟现实视频、超高清视频等5类96个优秀项目!
- 广电总局共评选出互动视频、沉浸式视频、虚拟现实视频、云游戏、超高清视频等5类96个优秀项目,分获一、二、三等奖和优秀奖,包括《中央广播电视总台5G+VR融合制播系统——春节联欢晚会 (2017- 2021)节目VR制作...
- 广电头条
-
-
-
- 占据市场最新赛道,“中国制造”机器人迎来爆发期
- 【环球时报记者 邢晓婧 杨沙沙】配餐机器人、迎宾机器人、扫地机器人……不知不觉间,中国老百姓对出现在餐馆、医院、火车站、养老院等场景的机器人逐渐习以为常,甚至家中也出现扫地、娱乐等家用机器人。有统计...
- 环球网
-
-
-
- 最受关注展项出炉,2021年北京科技周闭幕不落幕!
- 5月28日下午,2021年北京科技周闭幕式在中关村国家自主创新示范区展示中心举行。北京市科委、中关村管委会相关负责人介绍了本届北京科技周举办情况以及最受关注的展项。市科委、中关村管委会二级巡视员王建新出...
- 科普北京
-
-
-
- 魔高一尺,道高一丈:上交所VPN攻防札记
- 本文选自《交易技术前沿》总第四十二期文章(2020年12月)谢毅 / 上海证券交易所 yxie@sse.com.cn相晓辉 / 上海证券交易所 xhxiang@sse.com.cn虚拟专用网络(以下简称“VPN”)系统、互联网业务系统、外网
- Android编程精选
-
-
-
- 绿色召集令——聚力创赢,共赴绿色能源新征程!
- 申耀的科技观察读懂科技,赢取未来!申耀的科技观察,由科技与汽车跨界自媒体人申斯基创办,18年企业级科技媒体工作经验,专注企业数字化、产业智能化、智慧城市、汽车科技内容的观察和思考。
- 申耀的科技观察
-
-
-
- 汉朔科技和微软(中国)联合推动 IoT+AI 赋能全球零售
- (本文阅读时间:4分钟)2021年5月20日,全球领先的零售数字化解决方案供应商汉朔与微软(中国)在北京举行战略合作备忘录签约仪式,以进一步推动其在零售行业的全球布局和数字化战略。根据战略合作备忘录,汉朔...
- 微软科技
-
-
-
- 关于安全访问服务边缘(SASE),你需要知道的事情
- 在企业纷纷拥抱数字业务的过程中,由于边缘计算、云服务、混合网络的逐渐兴起,使得本就漏洞百出的传统网络安全架构更加岌岌可危,而且远远无法满足企业数字业务的需要。为了应对这种情况,一个全新的模型——安...
- FreeBuf
-
-
-
- [报告]2021年中国新能源汽车行业洞察(附44页PDF文件下载)
- 新能源车大势将至,造车新势力差异化突围。以下为报告节选:......文│Mob研究院本报告共计:44页。如欲获取完整版PDF文件,请扫描下方二维码加入“车友圈”获取。#重磅推荐#需要批量下载和及时更新最新汽车行业...
- 汽车之地
-