增材制造技术令霍克台风战斗机重拾昔日雄风

增材制造技术令霍克台风战斗机重拾昔日雄风

近 20年，英国格洛斯特的“喷气时代”航空博物馆一直希望能够复原英国二战时期的著名飞机 — 霍克台风战斗机。今年，雷尼绍公司根据原始设计图纸在缺乏制造细节的情况下，采用最新金属增材制造技术（3D打印）重新制造出完整的驾驶舱支架，让复原台风战斗机的项目得以按计划进行。

迎接挑战

该博物馆台风战机项目赞助商协调人Trevor Davies表示，在尝试复制驾驶舱支架的过程中，他们曾先后联系过多家工程公司，但是，这些支架的形状非常独特，这意味着即使有原始设计图纸，那些提供数控加工产品的公司也没有信心能够生产出完全精确的成品部件。当他们了解到雷尼绍的增材制造技术及其所具有的设计灵活性后，随即向其寻求帮助。

雷尼绍开发工程师Joshua Whitmore介绍，“博物馆保存的台风战机原始图纸可追溯到1938年，而且那时所有的测量数据均采用英制单位，此外，其中一个驾驶舱支架的图纸已经遗失，这意味着需要对该部件进行更详细的测量。由于现有支架是从另一架霍克台风战斗机上借来的，必须在规定时间内归还，这给项目平添了不少压力。我们不得不根据一套不完整的原始图纸来计算尺寸，使用数字游标卡尺等传统测量工具进行测量，绘制相关的投影图等。最终我们得到了大部分缺失的关键尺寸，同时完成了对非关键尺寸的估算。随后我们将尺寸从公制转换为英制，虽然这一过程比较耗时，但大约两周后我们得到了支架的原型数据。”

解决方案

雷尼绍根据原始设计图纸和其他测量数据，使用Siemens NX 7.5 CAD软件创建了一个台风战机驾驶舱支架的3D数字模型。这样一来，便可以进行参数化建模和直接表面建模，以生成部件的数字复制品。完成数字建模后，工程师使用3D打印技术制作出材质为聚碳酸酯塑料的原型部件。随后，将这些部件运送至博物馆下属的车间，并将它们安装到战机驾驶舱上以验证其规格是否正确。当工程师确认这些部件准确无误后，便利用增材制造技术正式生产金属加工件。

格洛斯特郡飞机公司最初采用铝材制造台风战机的驾驶舱支架，主要是因为金属铝具有一些优良的物理性质，如密度低（因此重量轻）、强度高且延展性好。在生产符合性能要求的金属加工件成品之前，雷尼绍首先使用增材制造技术制作塑料原型部件。

雷尼绍在AM250增材制造系统上使用铝粉生产金属支架，整个部件通过四次加工过程完成,之后利用喷砂工艺和手工打磨技术对部件表面进行精加工。

成功交付

2016年5月，部件交付正式完成，此时恰逢Cool Aeronautics航空展隆重举行，雷尼绍与博物馆合作，在展会上展出了这些部件，并向公众着重介绍增材制造技术的优势。

Davies提到，“我们认为雷尼绍为台风战机项目、“喷气时代”航空博物馆以及格洛斯特所作的贡献难以估量，如果没有增材制造技术，我们将无法复制出这些支架 — 这些部件过于独特，这一点恰恰类似于台风战机本身。通过将传统与创新融合，雷尼绍的帮助使这个早在1998年便已启动的项目得以继续推进。”

通过采用增材制造方法并使用原始材料生产驾驶舱支架，雷尼绍按照图纸复原了这些部件。在完成驾驶舱支架的复制后，雷尼绍已开始与“喷气时代”航空博物馆商讨下一个项目：让台风战机的另一个重要部件 — Napier Sabre活塞发动机重回格洛斯特。

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4月，空客公司向美国斯普利特航空系统公司出售SART智能增强现实设备（图5），该设备由空客公司自主研发，可将客机复杂结构件装配效率提升6倍，且漏检率大幅降低，标志着这种工业设备突破了通用性、兼容性等难题，向航空制造业领域大规模商业化应用迈出重要一步。未来，空客公司计划将此类设备应用扩展至飞机研制全流程，并向造船、交通运输、发电设备制造等大型装备制造业推广应用。

（4）3D打印设备开始成为大型企业重要生产设施，提升制造效率。

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（5）机器人技术推动航空制造自动化水平稳步提升。

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