航天是高端制造技术的集中体现。就测量检测来说,无论是对于组件的测绘,还是零部件的检测,不允许有任何的错误,对测量检测的要求可以用苛刻来形容。而在加工制造方面,减重和安全是两个终极目标,要求不断优化组件设计和材料性能,做到轻量化、一体化。
航空航天领域检测零件外形以往多使用接触法,如三坐标测量机、特殊的量具等,使用贴靠的方法检测零件的曲面形状。这种方法效率不高,受人为因素影响较大,容易出错,存在一定的缺陷。三维扫描或三维光学测量技术则可以做到无损检测、复杂型面全尺寸测量检测、加工余量智能化检测等,高效便捷。
3D打印在航空航天方面的应用已经趋于成熟,并且占比越来越大,成为3D打印应用的主要市场。美国宇航局NASA在外太空探索计划中,大量采用了3D打印技术,从火箭部件到飞船及外星球探测器,甚至是众人关心的宇航员吃什么,NASA都用到了3D打印技术来实现。中国的“神十”飞船,我国第一艘航母“辽宁号”的舰载机型“歼-15”,美国的F-35战斗机,部分零件就是3D打印技术制造而成的。
有了高精度的三维测量检测技术和高端的3D打印技术,飞机将会越来越轻,也越来越安全。
三维扫描或三维光学测量技术在航空航天检测中的应用主要在以下两个方面:
(1)复杂零件的面型检测。特别对于毛坯零件加工余量的检测,非常适合。
(2)关键尺寸的检测。如孔的位置、直径,各种角度、长度,GD&T等。
3D打印技术在航空航天领域的应用主要在以下两个方面:
(1)打样测试:从飞机或航天器的设计阶段就开始使用3D打印进行零部件的打样与测试,使所有设计问题尽量都在设计环节发现并加以解决,甚至优化提升。利用3D打印出来的功能测试性能的模型和样件,可以模拟出产品的最终形态(功能形态、曲面形态等),从而验证产品结构是否合理,运动配合是否顺畅等等;一些无人机设计,我们甚至可以制作1:1的模型,将其放进风洞,进行直观的空气动力检测。
(2)直接3D打印出飞机组件:利用3D打印技术的一体化成型优势,可以改变飞机部件的结构或者减少部件,如减少接榫件;利用3D打印技术可以成型复杂结构的特点以及优质复合材料的特性,我们可以打印出具有内部微桁架结构的飞机部件,既可以减重还能降低故障率,并保持优良的结构件性能。