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基于SLM的3D打印轻量化技术研究

基于SLM的3D打印轻量化技术研究

更新时间: 2020-01-16 09:15:27  查看次数: 299    

随着科技和工业的发展,以及人们对资源和环境的不断重视,轻量化已成为航空航天领域发展的重要方向。有研究表明,飞机重量减轻可以有效降低运营成本,若飞机的使用寿命为20年,则质量每减重1kg,可节约运营费用7000多美元。而卫星平台重量每减重1kg,则整个运载火箭起飞重量可减重达50kg,卫星平台的轻量化、高承载已经成为了卫星产业发展的重要趋势。


飞机、卫星等的轻量化对于提高承载能为、节约成本、减少能源浪费等意义重大。SLM技术可以实现复杂轻量化结构零件的直接制造成形,不仅可以实现减少装配连接结构,而且还可以在设计、材料、工艺等层面拋开传统机加工设备的限制,设计制造出更加合理的形状结构,实现结构的最优设计减轻质量。


飞机结构的减重有助于其性能的提高,特别是战机质量减重可缩短滑行距离,增大航程,提高有效载荷,大大提高战机的机动性能和生存能为。一台飞机发动机由十几个部件和系统组成,需要数万个零件。发动机托架是飞机上必不可少的结构零件,而根据作用的不同发动机托架又分为传递动力、承受重量、固定减振等。对于承受重量和固定减振作用的发动机托架,其沉头孔周围外壁可设计为点阵轻量化结构,来达到减重的目的。


将EPlus Hatch Tool软件进行路径规划填充的模型数据保存为EPC格式,导入EPlUS-M250金属3D打印机,经过SLM成形加工后,得到飞机发动机托架结构零件。轻量化飞机发动机托夹结构整体成形效果良好,无明显孔洞,变形等缺陷存在,而且经过对该工艺参数SLM成形A1Si10Mg合金致密度和力学性能检测,结果显示性能优于传统制造工艺,基本完成设计时的预期效果,对部分结构采用喷砂、机加工等后处理工艺可以满足使用要求。



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