飞机维修技术概况及其发展趋势研究

胡捷利

摘要：随着现代科技的不断发展，飞机的维修手段也有了极大的提高，飞机维修的概念已不仅仅是通过判定飞机零部件的寿命来确保飞机安全性能，而是从成本、安全性能、航材等多个方面对飞机进行维修，从而保证飞机的安全。而3D 打印技术就是将通过扫描或设计得到的 3D 物体的模型切割成无数非常薄的剖面，然后逐层生产并按原位置叠加到一起，最终得到与设计图纸一模一样的三维物体，它在飞机维修方面具有非常重要的作用。基于此，本文对3D打印技术的应用给飞机维修行业带来的影响进行了研究，这为飞机维修行业的发展以及3D打印技术更好的应用到飞机维修行业提供了指导和参考。

关键词：航空产业;飞机维修;3D打印技术

随着航空产业的不断发展变化，国内航空产业结构也在逐渐调整，航空维修业务所占的比重也逐渐增加，这有利于航空企业的持续发展。为了更好地了解飞机维修的现状以及3D打印技术在航空领域和飞机维修业务上的应用情况，本文首先对我国飞机维修现状进行了分析;其次，本文对3D打印技术的应用给飞机维修行业带来的影响以及3D打印技术的应用优势进行了研究，最后指出了3D打印技术的发展趋势和方向，这为3D打印技术更好的应用到飞机维修行业提供了指导和参考。

1.我国飞机维修现状概述

飞机维修的早期理念是发生事故以后对飞机故障进行处理，慢慢发展为“预防为主”。因此，飞机维修也被分为了两种：预防性维修和修复性维修，由于维修技术的限制，传统的飞机维修为了达到把危险消除在地面上，满足无外来物、无锈蚀油垢、无缺陷、无故障“四无”的要求，往往需要投入大量的人力、物力、财力，还会浪费大量的时间，这种做法虽然保障了飞行的安全[1]，但是带来了高昂的维修保养费用，特别是频繁的分解、检查会影响飞机零部件的使用寿命，也会存在人为破坏飞机零部件的现象以及材料浪费的现象。特别是在处理标准零件和部分零件时，不能正确判断报废品和可使用品的界限，造成了材料的浪费。有些维修人员为了减少责任，在维修时都使用新的零部件，这些行为不仅造成了巨大的航材浪费，还提高了飞机的维修成本。

2.应用3D打印技术给我国飞机维修带来的影响

3D 打印技术诞生于上世纪八十年代，它是一种增材制造技术[2]，其基本原理是将通过扫描或设计得到的 3D 物体的模型切割成无数非常薄的剖面，然后逐层生产并按原位置叠加到一起，最终得到与设计图纸一模一样的三维物体。该技术最早应用于航空领域是在上世纪九十年代中期，随后3D打印技术逐渐体现出了使零件轻量化，节省材料的优点，在航空领域零部件生产制造方面的应用逐渐广泛。美国波音公司已经在飞机上使用了3D 打印技术生产的2万多个零部件，GE 航空集团也非常看好3D打印技术在航空领域的应用前景，已经采用3D打印技术生产了LEAP 喷气引擎喷嘴、喷气涡轮的冷却罩等飞机部件，大大减少了零件的个数和部件的整体重量。由于3D打印技术在航空领域的应用时间还比较短，在金属构件制造方面还存在一定的问题，因此还不能使用3D打印技术为飞机提供满足标准的受力构件。

3.3D打印技术的应用优势分析

3D打印技术在飞机零部件制造方面具有很大的优势，主要表现在以下几个方面：

3.1降低人员技能要求

3D 打印技术大大降低了对操作人员的技能要求，只要操作人员能够使用软件和计算机就能够按照既定的步骤生产飞机零部件，这极大的缩短了操作人员的培训时间，增加了工作人员的选择范围，并降低了工作人员的入行门槛。

3.2大幅节省原材料

3D 打印技术采用的是增材制造原理，它不需要向传统零部件加工那样经过切割、磨削、腐蚀等工序流程，减少了这些流程中对航材的浪费，基本能够做到“按需取材”，大大的节省了原材料，减少了航材废料，提高了航材的使用效率。例如，使用传统制造技术生产某型飞机的风扇叶片，材料利用率仅有 7%左右，而 3D 打印技术可将材料利用率提高到 80%以上[3]。

3.3更易实现复杂加工

3D打印技术弱化了传统加工工艺中对加工工具和模具的依赖程度，更容易实现对一些想象中的零部件以及复杂结构的零部件的加工，因此，使用3D打印技术只需要注意要加工的飞机零部件的材料和部件尺寸即可。

3.4有效控制制造成本

3D打印技术在控制生产制造成本方面也具有非常重要的优势，因为他不需要复杂的生产制造流程、高水平的技术员以及配套的生产制造工具，只需要熟悉软件和计算机即可，还能够实现复杂工件的一次成型，减少不必要的焊接、组装、固定等工序，大大的减少制造成本。

3.5大大提高生产效率

在传统的零部件生产制造过程中，必须要经过部件建构设计、生产部件模具、加工零件、焊接组合零件等多个工序，这会极大的延缓零部件的交付时间，而3D打印技术避开了这些繁琐的步骤，有效的提高了生产效率。

3.6精确复制原物

3D打印技术在复制原物方面具有很大的优势，比如只要知道物体扫描坐标或者模型数据，就能够生产出和原物一样的零部件，这在标准件生产方面具有重要的意义。

4.飞机维修领域应用3D打印技术的趋势分析

随着科学技术和智能制造研究的不断深入，更多的材料技术、控制技术以及信息技术会被应用到飞机的零部件制造生产上来，同时3打印技术也会被推向更高的层面。3D打印技术将会逐渐向着便捷化、通用化、智能化、精密化等方向发展，进一步提升3D打印的精度、效率和速度，开拓多材料打印、大件打印、连续打印、并行打印的工艺方法，开发更为多样的3D打印材料，如复合材料、非均质材料、纳米材料、功能梯度材料、智能材料，特别是在打印金属材料方面将是研究的重点，进一步开发软件，实现软件集成化，实现软件和飞机材料的无缝衔接，进一步提高飞机维修效率，降低飞机维修成本。

参考文献：

[1]雷变宁.飞机维修技术探析[J].西安航空技术高等专科学校学报，2011，29（1）：31-33.

[2]王文涛，刘燕华.3D打印制造技术发展趋势及对我国结构转型的影响 [J].科技管理研究，2014（6）：22-26.

[3]王菊霞.3D打印技术在汽车制造与维修领域的应用研究[D].吉林大学硕士学位论文，2014.