エアバス、量産型A350 XWB機に3Dプリントチタン部品を初めて搭載

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-9-16 14:19 に最後に編集されました。

チタンは高価な材料であり、3D プリント技術はチタン金属の廃棄を削減する上で重要な役割を果たします。二大航空機メーカーであるエアバスとボーイングは、金属3Dプリント技術を通じてチタン合金の航空機部品を直接製造し、チタン合金部品の製造コストを効果的に抑制しようと試みてきました。

エアバスの子会社であるプレミアム・エアロテは、エアバスA350 XWB航空機用のチタン部品を製造するために、ノルスク・チタニウムのRapid Plasma Deposition™システムに関する一連のテストを完了しました。エアバスはこのほど、量産型A350 XWBシリーズの航空機に初めて3Dプリントチタン部品を搭載したと発表した。

エアバスによれば、3Dプリント部品は、A320neoやA350 XWB試験機など、一部の量産エアバス機にすでに使用されているが、今回の導入は、3Dプリント部品が航空機で量産される初めてのケースとなる。

3Dプリントされた部品はチタン製のブラケットで、航空機のパイロン（翼とエンジンを効果的に接続する平らな部分）にフィットします。この 3D プリント部品はサイズが小さいですが、ハンガー構造において重要な役割を果たします。

エアバスのA350 XWB機は280〜266人の乗客を収容できるように設計されており、カタール航空、シンガポール航空、フィンエアーなどの民間航空会社で使用されている。この航空機は、3Dプリントされた要素が組み込まれているだけでなく、胴体と翼の構造が主に炭素繊維強化プラスチックで作られた最初のエアバス航空機としても知られています。

エアバスにとって、3D プリント部品を大量生産に導入することは、ほんの始まりに過ぎません。エアバスは精密油圧部品の開発にも取り組んでいる。コア部品に関して、エアバスの取り組みには、2007年にドイツのケムニッツ工科大学とリープヘルグループがドイツ政府資金の支援を受けて航空油圧部品の積層造形プロジェクトを開始したときに始まった3Dプリントスポイラー油圧マニホールドプロジェクトが含まれます。エアバスは2010年にプロジェクトチームに参加しました。最終的な製造ソリューションは、選択的レーザー溶融（SLM）3D印刷技術を使用してスポイラー油圧部品を製造し、3D印刷された部品を他の油圧部品と組み立てることです。3D印刷材料はTi64チタン合金です。部品の大量生産への応用を進めるために、プロジェクトチームはスポイラー油圧部品を完全に統合された積層造形部品に設計する方法を再考し、複雑な油圧部品の製造および組み立てプロセスをさらに簡素化しています。
構造部品に関しては、エアバスはオートデスクのThe Livingデザインスタジオと協力し、エアバスA320航空機用の大規模な「バイオニック」キャビン隔離構造を開発した。 Scalmalloy と呼ばれるこの構造は、直接金属レーザー焼結技術を使用した新しい超強力軽量合金材料を使用して 3D プリントされました。現在、エアバスは、本当の難しさは3Dプリント部品間の接続にあることを発見しました。熱間静水圧プレス後、エアバスは各部品を再測定して接続面を見つけ、CNCフライス盤を使用して部品間の緊密な接続を実現する必要があります。現在、エアバスはプロセス間の接続を手作業で完了させています。エアバスは、2年以内にスカルマロイモジュールの生産に粉末床製造を導入する予定です。ただし、このプロセスには多くの課題があります。これらのプロセスを完全な自動化システムで接続する方法は、課題の1つです。エアバスがこれらの部品の大量生産の障壁を解決すれば、粉末床ベースのレーザー溶融プログラムの市場応用の見通しがさらに広がることになるでしょう。
エアバスは昨年、将来の航空機の半分に3Dプリント部品を使用する計画を発表した。もちろん、まだ道のりは長い（数十年かかるかもしれないが）が、エアバスが初めて積層造形部品を量産に適用したことは、目標に向けた小さな一歩だ。
現在、さらに多くの 3D プリントプロジェクトが準備およびテスト中です。エアバスのテスト機で稼働しているその他の 3D プリント部品には、金属製キャビンブラケットや排気管などがあります。間違いなく、エアバスは 3D プリントを使用して大量生産部品を製造するという確実な一歩を踏み出しました。エアバスは3Dプリントの分野で実用的なアイデアを持っているだけでなく、将来の航空機に関する大きなアイデアも持っています。エアバスのビジョンでは、将来の航空機はバイオニックで快適、そしてより環境に優しいものとなるだろう。この点に関して、3D プリンティングと航空機製造の組み合わせには、4 つの主要な参入ポイントがあります。
バイオニック構造：バイオニック構造は、材料利用率と機械的特性の優れた組み合わせをもたらします。これが、付加製造が工場に導入された理由であり、付加製造の価値です。 3D プリント技術により、従来の製造方法に比べて各部品を 65% 軽量化できます。エアバスのコンセプト航空機は非常に複雑で、湾曲した胴体からバイオニック構造、乗客が青い空と白い雲を見ることができる透明な外皮まで、あらゆる種類の新しい製造方法が必要です。
軽量：軽量とバイオニック構造は密接に関連していると言えます。金属レーザー溶融技術を使用すると、骨のような非常に微細な構造、つまり多孔質構造を生成することができます。将来の航空機設計では、部品は軽量化の要件を満たし、耐久性を高め、資源を節約しながら、的を絞った方法で力線を吸収できるようになり、航空宇宙産業の現在のコスト構造が改善されます。
鍛造の部分的な代替：金属3Dプリント技術は、金型を使わない自由なニアネット成形、完全なデジタル化、高い柔軟性などの優れた特徴を備えています。印刷された部品は緻密な材料で作られ、マクロ偏析や収縮がなく、性能が高く、航空分野での鍛造技術の代替が可能です。
4D プリンティング:航空宇宙分野では、4D プリンティングを使用して、さまざまな飛行条件に適応するように翼の構造を調整することもできます。
さらに、エアバスのライバルであるボーイングも3Dプリンティングの分野で積極的に取り組んでいます。 2017年4月10日、3Dプリント機器メーカーのノルスク・チタニウムは、ボーイング社から3Dプリントチタン合金構造部品の生産注文を受けた。 3Dプリントされたチタン合金構造部品はボーイング787ドリームライナー機に搭載され、飛行中の機体の圧力に耐えることになる。ボーイングは、Rapid Plasma Deposition™ テクノロジーを使用してチタン合金構造部品を 3D プリントすることで、ドリームライナー 1 機あたり最終的に 200 万ドルから 300 万ドルを節約する予定です。
出典: 3Dサイエンスバレー

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