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Stratasys Scott Sevcik:"增材制造走向成熟,航空航天正当时"(上)

文章和图片来源:        时间:2020.12.01        点击率: 186




  2014年的时候,当3D打印技术的泡沫期逐渐褪去的时候,设备厂商开始寻找原型以外的应用,Stratasys正是寻找新商机的厂商之一,他们发布的一则招聘广告,吸引了一名名叫Scott Sevcik的工程师,Scott本人有航空航天的多年经验。


  这个岗位的设立是为了Stratasys的公司里有航空航天领域的技术背景的员工安,利用他们的专业知识来发展公司在该行业的业务。两天后,Sevcik和猎头讨论了这个职位。然后没过多久,Rich Garrity,现任的Stratasys北美区总裁面试了他,然后提了一个问题。


  在航空航天相关系统内工作了12年,其中三分之二的时间在洛克希德-马丁,四分之一的时间在联合技术公司(以下简称UTC公司),Garrity问Sevcik是否准备离开航空航天行业。


  Sevcik斟酌了一下,回答道。"并没有。"


  "到现在,我一直没有把加入Stratasys看作是离开航空航天行业,因为增材制造的确在这一行业创造了价值。"到今天Sevcik已经升任了Stratasys的航空航天副总裁,他告诉TCT。"我之所以对增材制造感兴趣,是因为我在UTC公司时,它帮我节省了几个项目的费用。我当时在几个方案中遇到了一些挑战,在每一个方案中,利用不同的增材制造技术,我们找到了解决方法。"


  第一个挑战是为公务机开发航空数据系统,探头必须定位在相对于一架主要由复合材料构成的飞机的特定位置,这意味着用铝制的夹具并不那么适用。通过利用一台老旧的Stratasys 400机器(在此之前,该机器几乎只用于原型制作),打印出了一个塑料夹具,并固定好了探头。一年后,3D打印再次提供了解决方案。这一次采购铸件需要花费大概9周时间,会导致Sevcik的发动机传感器项目比计划晚了16周——4个月。


  根据Sevcik回忆,第二个用例的有趣之处就在于,在2012年或2013年左右,客户对使用3D打印来生产铸件忧心忡忡,客户坚决要求UTC公司马上用回传统铸造。过了不久,GE使用增材制造生产LEAP燃料喷嘴的部件被曝光,Sevcik和他的同事们便以此消除了客户的疑虑。


  "在那个阶段,整个行业还在纠结增材制造是否有价值,但对于变化及新产品的引入还是十分积极。"Sevcik说。


  当他在2014年加入Stratasys的航空航天业务发展团队时,Sevcik了解到,有很多知名的航空航天企业在利用增材制造时没有那么犹豫,尽管在加工的组件是保密的。与此同时,空客和美联航等公司则领先了一步,他们已经确定了内舱部件是合适的应用,并采取行动用3D打印技术来生产。此后1-2年他们一直保密地开发这些应用。不过在公开之前,比如他的旧主洛克希德马丁,已经迎头赶上了,并利用3D打印技术在其联合攻击战斗机装配线上制造了数千种工具。


  "那个时候,保密性给行业带来了巨大的负面作用,减缓了行业发展速度,"Sevcik认为。"随着2015-2017年的到来,越来越多的人意识到,这是一项可以使用真正的热塑性塑料的技术,可以生产出真正耐用的部件和工具。到今天,航空航天领域的每个人都意识到在金属3D打印方面,有很多关注,很多焦点,很多新的应用;然而聚合物3D打印已经成熟,并广泛地被航空航天企业所接受。


  "五年前我们还在讨论,试图让人们相信技术已经足够好了,可以专注于应用需求,找到解决方案,而不是克服这个信心障碍。这是一个相当戏剧性的转变。"


  多年前,在Sevcik面试的时候说,他离开UTC到一家3D打印厂商工作,他并不是真的离开了航空航天行业,这有点诡辩意思。但当列出安装设备的公司名单、零部件供应商和其他合作单位的名单时,你会发现不久后的确如此。


  在所有突出的应用领域,Stratasys的3D打印技术都被用于大量生产零部件。在模具方面,GKN航空航天公司将F900机器与ULTEM 1010高强度耐热材料合作生产辅助工具,而Eckhart公司则在其位于密歇根州的先进技术中心部署了一批Stratasys设备,以碳纤维增强型零件替代金属工具。在众多行业中,这些应用被认为是 "易如反掌的应用",因此当内舱部件成为Sevcik最繁忙的业务时候,我们可想而知其中应用的进展是多么迅速。


  "目前我们看到了大量有关客舱内饰的资格认证项目,"他说。"有几个客户在这方面起到了领头作用。现在,就主要供应商的数量的增加上,这确实是个转折点。"


  对于空客,早在Sevcik刚开始与Stratasys合作的时候,他就将这种合作描述为一个 "教学相长"的过程,在这个过程中,空客逐渐掌握利用3D打印技术能做什么和不能做什么,同时还制定材料标准和提供符合公司要求的产品。并认证Stratasys的ULTEM 9085材料,该材料具有强度和可燃性,并将其FDM技术为A350 XWB飞机生产超过1000个零件。


  在A350 XWB飞机上的打印部件中,有一个窗帘头,通常由几层夹层玻璃纤维组成,每层都需要复杂的夹具,尺寸高达1140×720×240毫米,由12个部件在制造后粘合而成。由代傲航空系统提供,在Stratasys F900上制造出来,是Diehl迄今为止尺寸最大的系列3D打印部件。


  赛峰航空座椅公司是另一家利用Stratasys技术制造机舱部件的公司,马歇尔航空航天与国防集团并且还有Boom超音速客机公司(以下简称为Boom)也有同样的应用。







  窗帘头由代傲航空系统利用Stratasys 3D打印设备制造并提供给空客。







  压缩机可变放气阀管道适配器是通过马歇尔航空航天与国防集团采用Stratasys ULTEM 1010材料3D打印出来的。


  Boom是另一家利用Stratasys的F900打印机和ULTEM 9085材料认证飞机内饰件(CAI)组合的公司。该公司将这一能力引入内部,以更快的速度为其XB-1飞机客舱制造定制部件,而第三方参与的程度更低。Stratasys的应用开发团队与Boom公司合作,与最初和空客公司合作相比,显示了增材制造在航空航天领域的巨大变化。


  "我们与像Boom这样的公司合作,这与我们在世界各地合作的团队类似,他们小批量、非常快的速度在做一些非常先进的事情,在很多这样的情况下,与他们合作的第一步只是掌握能力。"Sevcik说。


  他还指出,随着美国空军为飞机打印替换部件,增材制造在MRO方面的应用“大大提高”。赛峰是另一家据说正在利用Stratasys技术进行MRO的公司,而3D打印供应商与SIA工程公司的合作已有3年时间,SIA工程公司是全球80多家航空公司的MRO服务供应商。


  此外,Stratasys还看到了采用和应用在不断增加。Sevcik评估道"我们已经有多家在太空工作合作的公司都在广泛地使用这种技术来制造工具,但是越来越多的零件正在以非常聪明的方式进入飞行器。"


  5月,据悉意大利一家研究机构使用该公司的FDM技术,以及可靠的ULTEM 9085材料,为国际空间站制造了一台宇宙紫外望远镜。联合发射联盟也在部署ULTEM 9085,以实现高达90%的成本降低,并将4个月的交货期缩短到10天。该公司已经从主要打印定制制造工具转变到在其Atlas 5火箭上安装最终使用的部件,其新型Vulcan火箭将拥有更多的3D打印部件。