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2.2米见方的航空模具,3D打印后已用于产线

长2.2米,宽2.2米,高0.6米,重180公斤,材料是碳纤维增强PC,从机器人+3D打印挤出头开始走第一道丝到下机,仅用了19小时。

这是一件航空复合材料铺层模具,而且已经在客户车间里用了。

这件事的分量不在打印尺寸,也不在打印时间,而在已用于产线。

复合材料铺层模具。

机翼蒙皮、整流罩、舱门内饰板这些复合材料零件,固化前都要在模具上一层层铺碳纤维布,再连模带件送进高压釜,在高温高压下成型。

模具尺寸跟着零件走,零件两米,模具就得两米多。

传统做法是金属母模,铸造或铣削出来,分块拼装,再机加修整。

一套大模具交期半年起步,重量动辄上吨。

更麻烦的是分块。

模具越大,分的块越多,拼接缝越多,每条缝都是潜在的失败点。

热胀冷缩不一致、长期使用后微错位。

几十次高压循环后开始显现,铺出来的零件型面失准,整批报废。

而Caracol这个案例,机器人手臂夹着大流量3D打印挤出头,喷嘴18毫米,按预设轨迹一层层堆料。

打一个两米多的航空模具,19小时是合理速率。

180公斤的模具从头到尾连续3D打印出来,没有任何拼接缝。

这件事在传统工艺下基本做不到,而五轴机加中心的工作空间装不下这个尺寸。

说说材料,PC加20%短切碳纤维。

这个配比在大尺寸3D打印里是常规选择。

PC耐热性够,碳纤增强后尺寸稳定性显著提升,价格比PEI、PEEK便宜一截。

航空铺层模反复进高压釜,180℃左右的循环温度PC+CF扛得住。

3D打印整条工艺是三步:

先打近净形,再CNC把工作面铣到铺层工艺要求的精度和粗糙度,最后高压釜做后处理让尺寸稳定。

混合制造,目前没有捷径。

跑下来交期减一半,成本降三成,材料浪费减一半,模具自重减一半。

前三项好理解。

重量减半对铺层工艺也有具体意义。

模具轻,进出高压釜更省力,热惯量更小,固化循环可以更快。

每一炉省下的时间累计起来,是真金白银。

从应用来说,航空工装是最合理的入口。

铺层模、钻模、装配定位夹具,不直接装上飞机但服务于飞机零件生产。

精度要求比飞行件低一档,尺寸大,单件价值高。

直接打飞行件还在适航认证的漫长过程中,但工装这一层已经在应用。

19小时打出一个2.2米的航空模具,这件事本身在大尺寸3D打印圈里不算新鲜,但像本文分享的真正用于产线的案例并不多,值得学习借鉴。

#3D打印 #复合材料工装 #增材制造

04-28 10:31
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