3D打印技術應用于航空維修中的路徑探析

蔣保民

摘要：隨著3D打印技術的普及，很多行業開始使用該技術對設備零件進行生產，節省了零件的生產時間，對行業的發展有著極大的推動作用。3D打印技術擁有成型快、浪費少的優點，對于零部件生產工作而言意義非凡。航空維修對于航空行業的發展非常重要，可以加強航行的安全性，對航空設備存在的問題進行及時的解決。隨著3D打印技術在航空維修方面的應用，飛機零件的生產更加高效，解決了零件生產存在的問題。本文研究3D打印技術在航空維修領域中的應用。

關鍵詞：3D;打印技術;航空維修

中圖分類號：V263.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0201-02

0? 引言

3D打印技術也被稱為增材制作技術，該技術發明于二十世紀末，通過信息技術和數字化技術建立三維模型，并依據三維模型各項數據進行材料的打印，避免了部分零件的生產的人工工作，提高了模型打印的精準度。因為3D打印技術具有優良的特點，因此部分零件生產行業開始使用3D打印技術對零部件進行生產，降低了材料浪費的成本支出。航空維修行業是對飛機的設備與零部件檢查的維修，通過對存在問題的零部件進行更換，提高飛機飛行的安全系數，對于推動航空行業的發展有著重要的作用。3D打印技術在航空維修行業的應用解決了飛機零部件生產存在的大量問題，推動航空維修不斷提高自身的發展質量，為世界的航空行業創造了安全的發展條件。

1? 3D打印技術解決航空維修方面零件問題

3D打印技術近年來在航空行業方面的發展情況良好，國內國外的航空公司早已開始對3D打印技術進行試用和使用，利用3D打印技術對飛機零部件進行打印（見表1）。由于部分零部件在飛機航行過程中較易受損，而且進行檢查和維修的過程中較為復雜，因此增加了航空維修的成本和時間，加之飛機部分零部件的生產較為困難，因為原材料不足或是技術要求較高的等問題，導致部分飛機的零部件生產情況并不理想，對于航行安全沒有充足的保障，所以航空維修行業開始使用3D打印技術對部分生產要求較高的零部件進行生產，通過對容易損壞、壽命較短以及需要定期更換的零部件利用3D打印技術進行生產，提高了飛機零件生產的效率，并且為飛機的飛行提供了更加可靠的保障，節省了部分利潤較小零件生產的成本，并且加快了零部件制作效率，推動航空維修行業的可持續發展。東方航空公司于2020年12月31日，獲得了“零部件制作人批準書（PMA）”，成為了中國第一家使用3D打印技術進行飛機零部件打印的航空公司。

2? 航空維修領域零部件生產現狀

為了滿足人們對出行和需求和各國之間經濟的發展，航空行業的發展趨勢非常客觀，但是航空行業的成本支出同樣很高，飛機設備的制造需要較高的技術，同時部分細小零件的生產存在嚴重的問題。而我國的航空公司目前在設備的維修方面面臨著飛機設備和零部件不足的情況，對于航空行業的發展限制情況嚴重。目前我國的航材問題主要面臨三個方面，分別是：

2.1 航材的生產量較少

一般航空維修需要對飛機的大量的設備和零部件進行檢查，一旦發現問題，必須及時機械能更換，但是航材的生產會根據飛機設備與零部件常見的問題進行材料的制作，因此航材只能保障常見問題的零部件數量，如果飛機部分壽命較長，質量較高的設備或零部件出現了質量問題，短時間無法采購到完善的替換設備和零部件，特殊情況下，飛機只能選擇停飛，不可能在完全保障的情況下進行航行，如果短時間內無法采購到相應的航材進行維修，對于航空公司而言會造成嚴重的損失。

2.2 航材庫存積壓嚴重

航材設備的制作成本較高，但是部分設備具有一定的保質期，在一定的期限內對設備進行使用才能保障設備的質量，但是隨著世界航空行業的快速發展，部分常見的設備和零部件生產數量過大，但是飛機設備的更換需求較小，因此造成了航材設備的堆積。部分金屬設備在五年內未使用就會出現生銹的情況，而且一旦設備未使用時間超出十年，原本的硫化封嚴就會失去原本的效力，直接造成航空公司的經濟損失。

2.3 供應鏈的管理問題

航材的供應鏈指航材的生產廠家、材料管理部門以及航空維修部門所組成的整體鏈條，是對航空設備和零部件維修、生產、管理、更換進行統一流程的線路。因為各部門之間需要進行大量的交流，對飛機易損設備和零部件情況進行分析，才能對航材進行需求供應的生產，因此會涉及到多個部門的合作。各部門為了盡可能降低自身的資金支出，并且加快航材的供應，所以在材料的管理方面很容易出現沖突，造成材料運輸某一環節的中斷，對航空公司的正常經營造成影響，阻礙航空維修行業的發展。

3? 3D打印技術類型

3D打印技術一般分為幾類，分別為激光凈成形（LENS）、選區激光熔化（SLM）、選取電子束融化（EBSM）、電子束熔絲沉積（EBF）、等離子束熔絲沉積（PBF）、等離子束粉末沉積（PBD），在航空維修的零部件打印中，不同的零件因為所涉及的生產技術有所不同，因此使用的打印技術不同。我國東方航空公司在設備最初嘗試利用3D打印技術進行設備制造的過程中，首先對需要進行大量采購的設備進行研究打印，對所需設備的結構和性能進行研究，首先在非金屬材料的打印方面取得了成功，根據民航CCAR25部阻燃要求，進行了非金屬設備的打印。根據對圖1進行分析，可以了解到3D打印技術在航空維修方面的應用增加了一定的技術難度，但是能夠進行更加高質量的航材生產。

4? 3D打印技術在航空維修領域應用優點

4.1 零部件生產更加高效及時

在傳統人工工作的航空維修方面，面對最大的問題時設備和零部件生產數量的不足，因為航材生產公司為了盡可能降低生產成本，提高經濟收益，會根據飛機設備和零部件的更換情況進行航材的生產，所以部分更換次數較少的設備和零部件一旦發生意外情況，很難采購到相應的替換航材，將會對航空公司造成嚴重的經濟損失，但是生產公司無法保證稀缺零部件的按時生產。同時，部分設備及零部件所需的生產技術條件較高，需要大量的時間進行設備的生產。隨著3D打印的應用，輕松的解決了零部件的生產問題，因為3D打印技術可以對零部件的細節數據進行更加精準的打印，且進行無縫焊接和組裝，最大可能減小了零部件存在的誤差，為航材的生產提供了保障。而且3D打印技術對于技術人員的專業能力要求進行了降低，通過三維模型，可以實現復雜零件的生產，加快了零部件的生產速度，同時還對零部件研制所耗費的時間進行了一定的縮減，將零部件生產工作進行了極大的優化。

4.2 減小后勤管理工作壓力

3D打印技術避免了傳統的設備和零部件的存放問題，不需要完善的倉庫對設備和零部件進行保存，直接對設備與零部件的設計圖紙進行妥善的管理，就可以解決原本的庫存問題。而且3D打印技術節省了設備與零部件存放所產生的資金支出，不需要制作大量的設備和零部件為飛機的維修提供材料，降低了航空公司的成本。3D打印技術的應用，減輕了材料管理所耗費的人工和精力，而且避免了航材長期存在造成的損害，從多個方面出發提高了航空公司的經濟收益。

4.3 優化零部件生產技術

雖然目前世界航空行業的發展前景良好，但是依舊存在飛機出現質量問題而導致的航空事故，因此飛機的設備和零部件還需要進行不斷的優化，盡可能提高飛機的質量，為航空提供充足的保障，3D打印技術隨著科技的發展在進行不斷的完善，材料生產的精準度還在不斷的提高，可以解決大部分材料生產存在的問題。而且3D打印技術還可以根據使用材料進一步加強航材制作的質量，通過對航材的設計進行多次的打印、調整與對比，可以有效提高材料設計的科學性，加強飛機零部件質量，逐步完善材料存在的問題。

4.4 降低零部件生產成本

三維模型的構建可以對零部件存在的問題進行直觀的檢查，在航空維修過程中利用3D打印技術可以對零部件存在問題的部位進行完善的修復，在對設備進行修補的同時，加強材料的質量，降低了材料更換帶來的經濟支出，為航空公司的經濟收益發展提供了幫助。我國東方航空公司利用3D打印技術對飛機中部分細節部件進行了生產，不僅加快了材料的生產效率，而且有效降低了材料采購耗費的資金，為自身的發展提供了巨大的助力。

5? 結束語

綜上，3D打印技術的發展對于很多行業而言都有著極大的價值，雖然目前我國航空維修行業的3D打印技術的發展還不夠成熟，但是隨著我國經濟和科技的發展，3D打印技術也將為我國的航空事業貢獻巨大的力量，推動我國航空事業降低經濟支出，提高飛機設備和零部件生產的質量，通過3D打印技術為人們提供更加可靠的航空服務。

參考文獻：

[1]莫偉東.3D打印技術及其在航空裝備維修中的應用[J].產業與科技論壇，2017（24）.

[2]姜舟，任斌斌.3D打印技術在航空維修中的應用研究[J].中國設備工程，2017（18）.

[3]郭雙全，羅奎林，劉瑞，向巧，何勇.3D打印技術在航空發動機維修中的應用[J].航空制造技術，2015（S1）.

[4]俞明帥，黃金泉.航空發動機動態鏈接庫模型建模技術研究[J].航空發動機，2012（02）.