Raise3D打印案例：波音公司的可視化和沉浸式發(fā)展中心

來源：Raise3D

隨著Covid-19持續(xù)爆發(fā),，旅游業(yè)尚未收到復蘇信號，全球各大航空公司深受負面影響,，波音公司正在應(yīng)用更多的先進技術(shù),，通過VR虛擬模擬幫助訓練飛行員，減少實際執(zhí)飛的飛行培訓時間,。同時應(yīng)用AR-Augmented Reality (增強現(xiàn)實) 技術(shù)來幫助航空工程師,；并使用3D打印技術(shù)快速迭代飛機零件。

VR-Virtue Reality（虛擬現(xiàn)實）可以讓使用者沉浸在可交互的世界中,，同時消除我們在危險的現(xiàn)實世界中可能面臨的風險,。如今，虛擬現(xiàn)實已經(jīng)遠遠超越了單純的游戲范疇,，已經(jīng)被制造業(yè),、航空業(yè)、醫(yī)療應(yīng)急服務(wù)等高風險行業(yè)所接受,。

圖 | 索尼的PS VR 已經(jīng)被市場廣泛接受,，占有率很高

近日，美國俄克拉荷馬州州長視察波音公司的高級可視化和沉浸式發(fā)展中心,；這家位于美國俄克拉荷馬州的航天巨頭十分重視3D打印技術(shù)和AR/VR等尖端數(shù)字技術(shù)在航空業(yè)的應(yīng)用,。

圖 | 飛機維護副總監(jiān)NancyAnderson帶領(lǐng)俄州州長Kevin Stitt參觀

在技術(shù)快速發(fā)展的時代，波音公司已經(jīng)開始運用最新數(shù)字技術(shù),。通過3D掃描和3D打印,，波音研發(fā)團隊能夠直接制作飛機中的數(shù)百萬個零部件，迭代飛機組件,；利用沉浸式體驗的AR模擬器,，波音公司可以測量飛行升力和阻力并實現(xiàn)飛行序列的完全模擬，即使在飛行員未升空的情況下,，飛行員也能熟悉飛機操作,。

VR技術(shù)幫助訓練飛行員
飛行員的訓練一直是一項重大課題；以美國空軍為例,，要想成為一名合格的飛行員至少要完成2000小時以上的飛行訓練,，而每小時的綜合飛行成本就超過4萬美元，而在中國,，如果想要成為一名合格的戰(zhàn)斗機飛行員,，至少要在航校接受長達8年的訓練,，然后只有完成超過上千小時的飛行任務(wù)的飛行員才有資格駕駛?cè)�代機，另外像殲-20這樣的重型隱形戰(zhàn)斗機,，其對飛行員的要求會更高,，相應(yīng)訓練成本就會更大。所以有專家指出,，中國戰(zhàn)斗機飛行員的訓練成本至少約為1億人民幣,。

波音公司的傳統(tǒng)飛機模擬艙

傳統(tǒng)上，飛行員對技能和信心要求很高,，飛行經(jīng)驗只能在空中獲得,。AR和VR徹底改變了這一培訓過程。而使用VR技術(shù),，可以與傳統(tǒng)飛行模擬艙結(jié)合,，將人的經(jīng)驗與大數(shù)據(jù)分析融合一體。

可以肯定的是,，各國空軍和各大航空公司都對飛行員實施了VR培訓,，以減少培訓時間，增加知識保留率,，提高安全標準——與此同時減少了潛在的飛行事故-損失高達數(shù)百萬美元的風險,。

圖 | 美國空軍使用VR訓練飛行員

圖 | 員工展示VR模擬飛機內(nèi)部環(huán)境和維護操作

利用沉浸式體驗的VR模擬器，波音公司可以測量飛行升力和阻力并實現(xiàn)飛行序列的完全模擬,，即使在飛行員未升空的情況下,，飛行員也能熟悉飛機操作。

使用VR/AR培訓飛機工程師
航空航天器制造過程的精密性,，要求工程師必須經(jīng)過高強度的培訓,，甚至連一些老師傅也不得不隨時查閱資料。將AR技術(shù)結(jié)合入培訓行業(yè),，已經(jīng)不是什么新鮮事。航空航天行業(yè)中,，傳統(tǒng)的操作指南以文檔式的方式來靜態(tài)表示,，常為2D圖形。而增強現(xiàn)實技術(shù),，在生產(chǎn)現(xiàn)場,，建立增強現(xiàn)實的三維操作指南，把“虛”與“實”有效結(jié)合,，把操作要求與立體畫面疊加到加工實體上,，使操作人增強對虛擬信息的理解，并將虛擬信息現(xiàn)實化,，給操作人直觀而真實的體驗,，提升其認知力,，更有效地發(fā)揮操作指南的作用。

圖 | 波音公司開發(fā)的AR布線試驗系統(tǒng)

航空工程師在噴氣式發(fā)動機和渦輪機等復雜結(jié)構(gòu)上的學習實踐不多,。采購飛機的部件用于培訓是費時的,，而且成本非常高。大多數(shù)學員只有在飛機送來維修時才有機會上手,。而隨著飛機技術(shù)變得越來越可靠--實習工程師的機會變得越來越少,。VR彌補了實習工程師和他們使用飛機進行物理訓練之間的鴻溝。

圖 | 航空工程師接受TrentXWB航空發(fā)動機的虛擬現(xiàn)實培訓

在波音公司的高級可視化和沉浸式發(fā)展中心的反饋表明,，VR技術(shù)是一種可行的學習工具,，不僅可以提高航空維修的效率和熟練程度，還可以直接并以成本效益高的方式使飛行員和工程師更有信心,、更有能力,；從而使飛機更安全、更可靠,。

3D打印快速迭代飛機部件
除VR/AR的大量使用外,，波音公司還運用3D掃描和3D打印技術(shù)對飛機部件進行進一步研究和測試，并能夠短時間內(nèi)做出相應(yīng)的技術(shù)調(diào)整,。通過3D掃描和3D打印,，波音研發(fā)團隊能夠直接制作飛機中的數(shù)百萬個零部件，迭代飛機組件在迭代部件最終運用前,，波音團隊能夠不斷對其進行測試和改進,，而Raise3D Pro2打印機把這些數(shù)字設(shè)計打印成實體組件。

Artec Space Spider掃描儀可以在幾分鐘內(nèi)捕獲三維圖像,，然后用Pro2系列打印機打印

圖 | 波音公司高級可視化和沉浸式發(fā)展中心員工向俄克拉荷馬州州長Kevin Stitt介紹Pro2 系列打印機

航空航天行業(yè)之所以是3D打印技術(shù)的重要舞臺,，原因有以下兩點：第一，航空航天設(shè)備往往具有“多品種,、小批量”的特點,，尤其在試制階段許多零部件都需要單件定制，若采取傳統(tǒng)工藝則周期長,、成本高,，3D打印則可以實現(xiàn)低成本快速成型。

第二,，“減重”是航天器迭代的永恒主題,，出于減重與強度要求，航空航天設(shè)備中復雜結(jié)構(gòu)件或大型異構(gòu)件的比例越來越高,，若采用傳統(tǒng)的“鍛造+機加工”方式,，則所需工序繁多、工藝復雜,，甚至根本無法直接加工,，而3D打印在復雜部件加工方面具有明顯優(yōu)勢,。

圖 | 2017年中國商飛購買的功勛機型N2 Plus

不僅在美國，在國內(nèi),，3D打印也已經(jīng)進入民航領(lǐng)域,，中國商飛也購買了N2 Plus 3D打印機，協(xié)助進行零件研發(fā)/迭代工作,。3D打印和VR/AR技術(shù)不斷推動著航空航天業(yè)的發(fā)展,；無論是波音、空客還是中國商飛,，作為航空業(yè)巨頭,，在如今疫情大環(huán)境下,，他們都會不斷應(yīng)用最新數(shù)字技術(shù)，以備戰(zhàn)未來市場復蘇后的競爭，推進航空制造業(yè)的發(fā)展,。