看東方航空如何將增材制造運(yùn)用到民航維修改裝領(lǐng)域

來源：3D打印技術(shù)參考


作為中國三大國有骨干航空運(yùn)輸集團(tuán)之一,，東方航空公司運(yùn)營超過 600 架客貨飛機(jī)組成的現(xiàn)代化機(jī)隊(duì)，航線覆蓋全球 177 個國家,、1062個目的地,，新引進(jìn)的B777寬體客機(jī)更是加密北美主要大中城市航線，為旅客提供更有品質(zhì)的飛行享受,。為了保證每一架飛機(jī)的安全飛行,，旗下的東方航空技術(shù)有限公司承擔(dān)著航線維護(hù)、定檢維修與部件維修及采購的重要任務(wù),。

航空業(yè)因其超高的安全標(biāo)準(zhǔn),，常被視作較為“保守”的行業(yè)，東航是如何會想到引入增材制造這種新技術(shù)呢,？2015年東航引入第一架全新波音777客機(jī),，出現(xiàn)了飛機(jī)座位指示牌印刷錯誤，該缺陷會讓該排座位的旅客左右秩序發(fā)生混亂,。如向原廠采購備件,，需等待180 天，費(fèi)用約為1000美元,，小小的錯誤所帶來的時間成本不菲,。面對這樣小批量的定制化零部件需求，東航的工程師最終決定采用3D打印技術(shù)尋求解決方案。在三天時間內(nèi)就就完成了制作,，解決了小錯誤帶來的混亂影響,，而折算成本僅需 50 元人民幣。正是那一次成功的嘗鮮,，讓東航技術(shù)公司看到了增材制造技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價值,，也堅(jiān)定了成立實(shí)驗(yàn)室的計(jì)劃。

東航建增材制造實(shí)驗(yàn)室成果顯著
2016年東方航空技術(shù)有限公司成立增材制造實(shí)驗(yàn)室,，利用滿足FAA和CAAC相關(guān)要求的ULTEM TM9085材料,，搭配Stratasys Fortus® 450mc 工業(yè)級3D打印機(jī)，建立起了增材制造生產(chǎn)能力,。在實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)努力下,，東航完成了國內(nèi)航空業(yè)首個將 3D 打印的客艙內(nèi)飾件應(yīng)用到民航客機(jī)上的技術(shù)創(chuàng)新。

在當(dāng)年半年的時間內(nèi),，增材制造實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出客艙零件30多種,，共生產(chǎn)了300多件成品零件裝配在飛機(jī)客艙內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了3D 打印客艙部件的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程,。利用小批量低成本快速制造的優(yōu)勢,，定制化的設(shè)計(jì)、開發(fā),、生產(chǎn)零部件,，解決了過去易損零件訂貨周期長、成本高的問題,，彌補(bǔ)了航材供應(yīng)連的短板,，保障了公司機(jī)隊(duì)的安全飛行，同時提高了乘客乘坐體驗(yàn),。

據(jù)東方航空技術(shù)有限公司增材制造實(shí)驗(yàn)室工程師陳之易介紹：“過去,，在公司欠缺零部件生產(chǎn)能力時，在航線的例行維護(hù)上,，客艙件出現(xiàn)開裂等損壞,，只能通過原廠采購新零件，這樣一般需要 60 天甚至三個月以上的時間,，甚至根本定不到貨,。由于每種部件單次的需求數(shù)量有限，如果找工廠開模制作,，成本上單價非常昂貴,。同時在這個等待的時間內(nèi)，飛機(jī)上帶有缺陷的部件會給乘客帶來不良的乘坐和使用體驗(yàn),，這樣的問題在客艙中非常普遍,，而原廠零件的售價也遠(yuǎn)比利用3D打印出來的零件要高好幾倍。因此，目前我們利用 3D 打印技術(shù),，得以很好的為這個問題提供一種全新且高效的解決方案,。”

3D打印模型號客機(jī)駕駛艙“電子飛行數(shù)據(jù)包”支架

增材制造實(shí)驗(yàn)室的高效運(yùn)作,，讓東航技術(shù)成功建立起從提出方案,、部件設(shè)計(jì)、打印制造到審批安裝等一整套完整的增材制造部件生產(chǎn)使用流程,，是東航技術(shù)公司轉(zhuǎn)型路線上的一只勁旅,，在公司逐步形成專業(yè)化生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化集成的競爭優(yōu)勢后，得以向行業(yè)領(lǐng)先的飛機(jī)全生命周期綜合維修服務(wù)商邁進(jìn)一步,。

典型案例：3D 打印“電子飛行數(shù)據(jù)包”支架與商務(wù)艙大型書報架
在成立三年不到的時間內(nèi),，實(shí)驗(yàn)室已開發(fā)了眾多 3D 打印客艙部件,，比如座椅扶手,、飛機(jī)艙門手柄蓋板、行李架鎖扣等內(nèi)飾件,，其中有兩個比較突出的應(yīng)用案例：

其一為駕駛艙內(nèi)的電子飛行數(shù)據(jù)包支架,。起初，引進(jìn)的飛機(jī)上并沒有這個支架,，因如今的飛行員遇到問題后不用再翻閱厚厚的飛行手冊,，可以在配備的電子飛行數(shù)據(jù)包上進(jìn)行查詢，于是需要有一個支架作該系統(tǒng)的支撐與固定,，實(shí)驗(yàn)室受公司委托開發(fā)了該產(chǎn)品,，借助 3D 打印技術(shù)的快速制造特點(diǎn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代很快就定下了生產(chǎn)方案,。目前,，該支架已經(jīng)用于空客330、320,、波音737等公司機(jī)隊(duì)上,。作為一個通用的輔助性零件，這個產(chǎn)品讓駕駛員得以更加安全方便的查詢飛行資料,，同時滿足各種機(jī)型的安裝需求,，靈活支持用戶選擇。目前已有多家航空公司咨詢與購買這套方案和產(chǎn)品,。

3D打印B777 駕駛艙電子飛行包支持裝置裝機(jī)使用

第二個應(yīng)用是客艙座椅后的書報架,，在 B777 商務(wù)艙的旅客大型書報架，由于常會發(fā)生與餐車的碰撞,，比較容易開裂損壞,，容易劃傷乘客手指。由于該部件訂貨較為困難，實(shí)驗(yàn)室立即著手對書報架進(jìn)行建模,、打印,，然后經(jīng)過后期處理與相關(guān)審批，將此 3D 打印部件安裝到飛機(jī)上,，彌補(bǔ)了供應(yīng)體系的短板也保證了乘客的舒適體驗(yàn),，乘客本身可能并不會意識到這是 3D 打印的部件，但是對于東方航空而言,，以最短的時間解決實(shí)際運(yùn)營中的問題正是這項(xiàng)新技術(shù)所帶來的最大改變,。

B777 商務(wù)艙書報架開裂

后處理完的 3D 打印書報架

以上兩個案例都是在東航技術(shù)公司增材制造實(shí)驗(yàn)室的幫助下完成的，在彌補(bǔ)自身短板和提升機(jī)艙維護(hù)品質(zhì),，保障乘客乘坐體驗(yàn)方面,，具有積極的意義。

ULTEM TM 9085 系列材料：唯一通過 FAA 認(rèn)證的航空材料
東方航空技術(shù)有限公司之所以選擇 Stratasys Fortus®系列 3D 打印機(jī),，關(guān)鍵原因是Fortus ®系列機(jī)型支持眾多的材料之中,，有一種ULTEM TM 9085材料，作為一種經(jīng)過檢驗(yàn)的高性能熱塑性材料,，通過了美國聯(lián)邦航空管理局(FAA) 的認(rèn)證,，具備超高的強(qiáng)重比及 FST 評級（火焰、煙霧和毒性）,，適用于航空航天,。

陳之易工程師介紹：“東方航空技術(shù)有限公司嚴(yán)格執(zhí)行飛機(jī)制造商的標(biāo)準(zhǔn)，波音公司與空客公司皆接受并認(rèn)可ULTEM TM 9085材料作為打印零部件的耗材并通過測試得以在飛機(jī)上安裝使用,，相關(guān) 3D 打印航材的力學(xué),、阻燃性等測試皆由制造商完成并上報當(dāng)?shù)孛窈骄帧３鲇趯σ?guī)章的遵守和安全標(biāo)準(zhǔn)的考量,，東航技術(shù)所使用的3D打印材料必須要滿足中國民航的相關(guān)規(guī)章,，目前Stratasys的ULTEM TM 9085 材料滿足了這一材料標(biāo)準(zhǔn)，而Fortus®系列穩(wěn)定的打印表現(xiàn)也滿足需求,，這也是東航選擇與 Stratasys 合作的重要原因,。”

未來計(jì)劃：從增材實(shí)驗(yàn)到最終生產(chǎn)
東方航空技術(shù)有限公司的增材制造實(shí)驗(yàn)室將從滿足公司內(nèi)部需求的試點(diǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展成為一個具備產(chǎn)品研發(fā),、打印制造,、后期處理、審批裝機(jī)為一體的先進(jìn)制造部門,。從實(shí)驗(yàn)室到研發(fā)中心到成為擁有航空零部件生產(chǎn)資質(zhì)的供應(yīng)體系,，為公司找到一個新的盈利點(diǎn)。

該實(shí)驗(yàn)室未來將繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模,、提升產(chǎn)能,，向零件小批量定制化生產(chǎn)邁進(jìn),。陳之易工程師表示：“今后將引進(jìn)的空客350新型客機(jī)，從公開資料顯示,，裝有1000 多個3D打印的零件,，當(dāng)我們具備一定的3D打印能力之后，得到波音和空客的認(rèn)可,，就有可能直接在本地進(jìn)行零件的小批量快速制造,。在未來，3D打印和傳統(tǒng)加工技術(shù)一樣會變得普及,，積極做好技術(shù)儲備在當(dāng)前非常有必要”,。

于此同時實(shí)驗(yàn)室也將繼續(xù)挖掘增材制造在航空的應(yīng)用，比如安全銷,、收納盒,、3D打印模具類應(yīng)用、超大型部件的制作,，以及定制各類飛機(jī)維修培訓(xùn)教具等,，不再局限于維修用途，不斷開拓更多的可能性,。利用增材制造技術(shù),，實(shí)現(xiàn)部分零件的零庫存管理,，按需制作,，在數(shù)字化管理和智能制造上邁出堅(jiān)實(shí)的腳步。

來源：3D打印技術(shù)參考