看東方航空如何將增材制造運(yùn)用到民航維修改裝

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責(zé)任編輯：傳說(shuō)的落葉時(shí)間：2019-02-12 11:44

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[導(dǎo)讀]看東方航空如何將增材制造運(yùn)用到民航維修改裝領(lǐng)域

來(lái)源：3D打印技術(shù)參考

作為中國(guó)三大國(guó)有骨干航空運(yùn)輸集團(tuán)之一，東方航空公司運(yùn)營(yíng)超過(guò) 600 架客貨飛機(jī)組成的現(xiàn)代化機(jī)隊(duì)，航線覆蓋全球 177 個(gè)國(guó)家、1062個(gè)目的地，新引進(jìn)的B777寬體客機(jī)更是加密北美主要大中城市航線，為旅客提供更有品質(zhì)的飛行享受。為了保證每一架飛機(jī)的安全飛行，旗下的東方航空技術(shù)有限公司承擔(dān)著航線維護(hù)、定檢維修與部件維修及采購(gòu)的重要任務(wù)。

航空業(yè)因其超高的安全標(biāo)準(zhǔn)，常被視作較為“保守”的行業(yè)，東航是如何會(huì)想到引入增材制造這種新技術(shù)呢？2015年?yáng)|航引入第一架全新波音777客機(jī)，出現(xiàn)了飛機(jī)座位指示牌印刷錯(cuò)誤，該缺陷會(huì)讓該排座位的旅客左右秩序發(fā)生混亂。如向原廠采購(gòu)備件，需等待180 天，費(fèi)用約為1000美元，小小的錯(cuò)誤所帶來(lái)的時(shí)間成本不菲。面對(duì)這樣小批量的定制化零部件需求，東航的工程師最終決定采用3D打印技術(shù)尋求解決方案。在三天時(shí)間內(nèi)就就完成了制作，解決了小錯(cuò)誤帶來(lái)的混亂影響，而折算成本僅需 50 元人民幣。正是那一次成功的嘗鮮，讓東航技術(shù)公司看到了增材制造技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，也堅(jiān)定了成立實(shí)驗(yàn)室的計(jì)劃。

東航建增材制造實(shí)驗(yàn)室成果顯著
2016年?yáng)|方航空技術(shù)有限公司成立增材制造實(shí)驗(yàn)室，利用滿足FAA和CAAC相關(guān)要求的ULTEM TM9085材料，搭配Stratasys Fortus® 450mc 工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，建立起了增材制造生產(chǎn)能力。在實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)努力下，東航完成了國(guó)內(nèi)航空業(yè)首個(gè)將 3D 打印的客艙內(nèi)飾件應(yīng)用到民航客機(jī)上的技術(shù)創(chuàng)新。

在當(dāng)年半年的時(shí)間內(nèi)，增材制造實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出客艙零件30多種，共生產(chǎn)了300多件成品零件裝配在飛機(jī)客艙內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了3D 打印客艙部件的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程。利用小批量低成本快速制造的優(yōu)勢(shì)，定制化的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)零部件，解決了過(guò)去易損零件訂貨周期長(zhǎng)、成本高的問(wèn)題，彌補(bǔ)了航材供應(yīng)連的短板，保障了公司機(jī)隊(duì)的安全飛行，同時(shí)提高了乘客乘坐體驗(yàn)。

據(jù)東方航空技術(shù)有限公司增材制造實(shí)驗(yàn)室工程師陳之易介紹：“過(guò)去，在公司欠缺零部件生產(chǎn)能力時(shí)，在航線的例行維護(hù)上，客艙件出現(xiàn)開裂等損壞，只能通過(guò)原廠采購(gòu)新零件，這樣一般需要 60 天甚至三個(gè)月以上的時(shí)間，甚至根本定不到貨。由于每種部件單次的需求數(shù)量有限，如果找工廠開模制作，成本上單價(jià)非常昂貴。同時(shí)在這個(gè)等待的時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)上帶有缺陷的部件會(huì)給乘客帶來(lái)不良的乘坐和使用體驗(yàn)，這樣的問(wèn)題在客艙中非常普遍，而原廠零件的售價(jià)也遠(yuǎn)比利用3D打印出來(lái)的零件要高好幾倍。因此，目前我們利用 3D 打印技術(shù)，得以很好的為這個(gè)問(wèn)題提供一種全新且高效的解決方案。”

3D打印模型號(hào)客機(jī)駕駛艙“電子飛行數(shù)據(jù)包”支架

增材制造實(shí)驗(yàn)室的高效運(yùn)作，讓東航技術(shù)成功建立起從提出方案、部件設(shè)計(jì)、打印制造到審批安裝等一整套完整的增材制造部件生產(chǎn)使用流程，是東航技術(shù)公司轉(zhuǎn)型路線上的一只勁旅，在公司逐步形成專業(yè)化生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化集成的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)后，得以向行業(yè)領(lǐng)先的飛機(jī)全生命周期綜合維修服務(wù)商邁進(jìn)一步。

典型案例：3D 打印“電子飛行數(shù)據(jù)包”支架與商務(wù)艙大型書報(bào)架
在成立三年不到的時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室已開發(fā)了眾多 3D 打印客艙部件，比如座椅扶手、飛機(jī)艙門手柄蓋板、行李架鎖扣等內(nèi)飾件，其中有兩個(gè)比較突出的應(yīng)用案例：

其一為駕駛艙內(nèi)的電子飛行數(shù)據(jù)包支架。起初，引進(jìn)的飛機(jī)上并沒(méi)有這個(gè)支架，因如今的飛行員遇到問(wèn)題后不用再翻閱厚厚的飛行手冊(cè)，可以在配備的電子飛行數(shù)據(jù)包上進(jìn)行查詢，于是需要有一個(gè)支架作該系統(tǒng)的支撐與固定，實(shí)驗(yàn)室受公司委托開發(fā)了該產(chǎn)品，借助 3D 打印技術(shù)的快速制造特點(diǎn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代很快就定下了生產(chǎn)方案。目前，該支架已經(jīng)用于空客330、320、波音737等公司機(jī)隊(duì)上。作為一個(gè)通用的輔助性零件，這個(gè)產(chǎn)品讓駕駛員得以更加安全方便的查詢飛行資料，同時(shí)滿足各種機(jī)型的安裝需求，靈活支持用戶選擇。目前已有多家航空公司咨詢與購(gòu)買這套方案和產(chǎn)品。

3D打印B777 駕駛艙電子飛行包支持裝置裝機(jī)使用

第二個(gè)應(yīng)用是客艙座椅后的書報(bào)架，在 B777 商務(wù)艙的旅客大型書報(bào)架，由于常會(huì)發(fā)生與餐車的碰撞，比較容易開裂損壞，容易劃傷乘客手指。由于該部件訂貨較為困難，實(shí)驗(yàn)室立即著手對(duì)書報(bào)架進(jìn)行建模、打印，然后經(jīng)過(guò)后期處理與相關(guān)審批，將此 3D 打印部件安裝到飛機(jī)上，彌補(bǔ)了供應(yīng)體系的短板也保證了乘客的舒適體驗(yàn)，乘客本身可能并不會(huì)意識(shí)到這是 3D 打印的部件，但是對(duì)于東方航空而言，以最短的時(shí)間解決實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的問(wèn)題正是這項(xiàng)新技術(shù)所帶來(lái)的最大改變。

B777 商務(wù)艙書報(bào)架開裂

后處理完的 3D 打印書報(bào)架

以上兩個(gè)案例都是在東航技術(shù)公司增材制造實(shí)驗(yàn)室的幫助下完成的，在彌補(bǔ)自身短板和提升機(jī)艙維護(hù)品質(zhì)，保障乘客乘坐體驗(yàn)方面，具有積極的意義。

ULTEM TM 9085 系列材料：唯一通過(guò) FAA 認(rèn)證的航空材料
東方航空技術(shù)有限公司之所以選擇 Stratasys Fortus®系列 3D 打印機(jī)，關(guān)鍵原因是Fortus ®系列機(jī)型支持眾多的材料之中，有一種ULTEM TM 9085材料，作為一種經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的高性能熱塑性材料，通過(guò)了美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA) 的認(rèn)證，具備超高的強(qiáng)重比及 FST 評(píng)級(jí)（火焰、煙霧和毒性），適用于航空航天。

陳之易工程師介紹：“東方航空技術(shù)有限公司嚴(yán)格執(zhí)行飛機(jī)制造商的標(biāo)準(zhǔn)，波音公司與空客公司皆接受并認(rèn)可ULTEM TM 9085材料作為打印零部件的耗材并通過(guò)測(cè)試得以在飛機(jī)上安裝使用，相關(guān) 3D 打印航材的力學(xué)、阻燃性等測(cè)試皆由制造商完成并上報(bào)當(dāng)?shù)孛窈骄?。出于?duì)規(guī)章的遵守和安全標(biāo)準(zhǔn)的考量，東航技術(shù)所使用的3D打印材料必須要滿足中國(guó)民航的相關(guān)規(guī)章，目前Stratasys的ULTEM TM 9085 材料滿足了這一材料標(biāo)準(zhǔn)，而Fortus®系列穩(wěn)定的打印表現(xiàn)也滿足需求，這也是東航選擇與 Stratasys 合作的重要原因。”

未來(lái)計(jì)劃：從增材實(shí)驗(yàn)到最終生產(chǎn)
東方航空技術(shù)有限公司的增材制造實(shí)驗(yàn)室將從滿足公司內(nèi)部需求的試點(diǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展成為一個(gè)具備產(chǎn)品研發(fā)、打印制造、后期處理、審批裝機(jī)為一體的先進(jìn)制造部門。從實(shí)驗(yàn)室到研發(fā)中心到成為擁有航空零部件生產(chǎn)資質(zhì)的供應(yīng)體系，為公司找到一個(gè)新的盈利點(diǎn)。

該實(shí)驗(yàn)室未來(lái)將繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模、提升產(chǎn)能，向零件小批量定制化生產(chǎn)邁進(jìn)。陳之易工程師表示：“今后將引進(jìn)的空客350新型客機(jī)，從公開資料顯示，裝有1000 多個(gè)3D打印的零件，當(dāng)我們具備一定的3D打印能力之后，得到波音和空客的認(rèn)可，就有可能直接在本地進(jìn)行零件的小批量快速制造。在未來(lái)，3D打印和傳統(tǒng)加工技術(shù)一樣會(huì)變得普及，積極做好技術(shù)儲(chǔ)備在當(dāng)前非常有必要”。

于此同時(shí)實(shí)驗(yàn)室也將繼續(xù)挖掘增材制造在航空的應(yīng)用，比如安全銷、收納盒、3D打印模具類應(yīng)用、超大型部件的制作，以及定制各類飛機(jī)維修培訓(xùn)教具等，不再局限于維修用途，不斷開拓更多的可能性。利用增材制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)部分零件的零庫(kù)存管理，按需制作，在數(shù)字化管理和智能制造上邁出堅(jiān)實(shí)的腳步。

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