看東方航空如何將增材制造運用到民航維修改裝

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責任編輯：傳說的落葉時間：2019-02-12 11:44

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[導讀]看東方航空如何將增材制造運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輸集團之一，東方航空公司運營超過 600 架客貨飛機組成的現(xiàn)代化機隊，航線覆蓋全球 177 個國家、1062個目的地，新引進的B777寬體客機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的安全飛行，旗下的東方航空技術(shù)有限公司承擔著航線維護、定檢維修與部件維修及采購的重要任務(wù)。

航空業(yè)因其超高的安全標準，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，出現(xiàn)了飛機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)的實際應用價值，也堅定了成立實驗室的計劃。

東航建增材制造實驗室成果顯著
2016年東方航空技術(shù)有限公司成立增材制造實驗室，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，建立起了增材制造生產(chǎn)能力。在實驗室團隊努力下，東航完成了國內(nèi)航空業(yè)首個將 3D 打印的客艙內(nèi)飾件應用到民航客機上的技術(shù)創(chuàng)新。

在當年半年的時間內(nèi)，增材制造實驗室已經(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客艙內(nèi)，實現(xiàn)了3D 打印客艙部件的標準生產(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、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，彌補了航材供應連的短板，保障了公司機隊的安全飛行，同時提高了乘客乘坐體驗。

據(jù)東方航空技術(shù)有限公司增材制造實驗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)，飛機上帶有缺陷的部件會給乘客帶來不良的乘坐和使用體驗，這樣的問題在客艙中非常普遍，而原廠零件的售價也遠比利用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打印模型號客機駕駛艙“電子飛行數(shù)據(jù)包”支架

增材制造實驗室的高效運作，讓東航技術(shù)成功建立起從提出方案、部件設(shè)計、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)先的飛機全生命周期綜合維修服務(wù)商邁進一步。

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)，實驗室已開發(fā)了眾多 3D 打印客艙部件，比如座椅扶手、飛機艙門手柄蓋板、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，引進的飛機上并沒有這個支架，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)包上進行查詢，于是需要有一個支架作該系統(tǒng)的支撐與固定，實驗室受公司委托開發(fā)了該產(chǎn)品，借助 3D 打印技術(shù)的快速制造特點，產(chǎn)品設(shè)計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等公司機隊上。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使用

第二個應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，實驗室立即著手對書報架進行建模、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上，彌補了供應體系的短板也保證了乘客的舒適體驗，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際運營中的問題正是這項新技術(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)公司增材制造實驗室的幫助下完成的，在彌補自身短板和提升機艙維護品質(zhì)，保障乘客乘坐體驗方面，具有積極的意義。

ULTEM TM 9085 系列材料：唯一通過 FAA 認證的航空材料
東方航空技術(shù)有限公司之所以選擇 Stratasys Fortus®系列 3D 打印機，關(guān)鍵原因是Fortus ®系列機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) 的認證，具備超高的強重比及 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)有限公司嚴格執(zhí)行飛機制造商的標準，波音公司與空客公司皆接受并認可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上安裝使用，相關(guān) 3D 打印航材的力學、阻燃性等測試皆由制造商完成并上報當?shù)孛窈骄?。出于對?guī)章的遵守和安全標準的考量，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準，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。”

未來計劃：從增材實驗到最終生產(chǎn)
東方航空技術(shù)有限公司的增材制造實驗室將從滿足公司內(nèi)部需求的試點機構(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、審批裝機為一體的先進制造部門。從實驗室到研發(fā)中心到成為擁有航空零部件生產(chǎn)資質(zhì)的供應體系，為公司找到一個新的盈利點。

該實驗室未來將繼續(xù)擴大規(guī)模、提升產(chǎn)能，向零件小批量定制化生產(chǎn)邁進。陳之易工程師表示：“今后將引進的空客350新型客機，從公開資料顯示，裝有1000 多個3D打印的零件，當我們具備一定的3D打印能力之后，得到波音和空客的認可，就有可能直接在本地進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)儲備在當前非常有必要”。

于此同時實驗室也將繼續(xù)挖掘增材制造在航空的應用，比如安全銷、收納盒、3D打印模具類應用、超大型部件的制作，以及定制各類飛機維修培訓教具等，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實的腳步。

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