揚子江日報：華中科技大学の張海欧教授のチームが航空機の着陸装置の主要部分を3Dプリントすることに成功した

「最大荷重：73トン！強度と破壊靭性は、従来の製造プロセスで作られた鍛造品を上回ります。」

2024年3月11日、光学谷にある武漢天宇智能製造有限公司の工場で、華中科技大学の張海欧教授は3Dプリントされた「ピストンロッド軸」を見て、これは世界初の3Dプリント航空機着陸装置の主要部分であり、破壊的な技術の突破と生産要素の革新の両方を備えており、新しい品質の生産性に属し、次に機械でテストされると述べました。

△張海欧さんは「3Dプリント鍛造技術」を使ってプリントした航空機着陸装置の「ピストンロッド軸」をテストしている。長さ150センチ、直径40センチ、重さ240キログラム。 T字型の灰色の部品が青いベルベットの布の上に静かに横たわっており、その外観は普通の金属構造物と変わりません。「従来の製造プロセスと比較して、3Dプリントには多くの利点があります。」ノギスでピストンロッドの車軸の精度を測定しながら、張海欧氏は、3Dプリント航空機着陸装置プロジェクトは2018年に開始され、2022年6月にすべての主要技術が突破され、5年かかったことを紹介しました。

これまでの金属3Dプリンター設備には鍛造工程がなく、印刷された金属部品には一般に亀裂や変形などの欠陥があり、その結果、印刷された金属部品は研究段階にとどまり、実際に商業的に使用することができませんでした。 2019年、張海欧のチームは世界初の独立した知的財産権を持つ「鋳造、鍛造、フライス加工一体型」3Dプリント新型工業用マザーマシンを開発し、「鋳造、鍛造、フライス加工」を1つに統合し、従来の工作機械生産における「鍛造と鋳造の分離」と3Dプリントにおける「鋳造はあっても鍛造はない」という従来の問題を克服し、製品品質の制御を実現しました。

張海欧氏は、航空機の着陸装置の伝統的な製造工程は溶解と鋳造、そして加熱と鍛造を必要とし、歩留まり率が高くなく、材料の無駄が大きく、90％もの材料が無駄になっていると述べた。航空機の着陸装置は一般的に高強度鋼で作られており、その価格は1トンあたり約100万人民元で、普通の鋼の200倍の価格である。 3D プリントされた航空機着陸装置には、従来の製造プロセスで使用される材料の 10% しか必要ないため、コストが削減されるだけでなく、汚染も削減されます。テストの結果、その強度と破壊靭性は、従来のプロセスで製造された鍛造品の強度と破壊靭性を上回ることが示されました。

△張海欧教授は3DプリントCNCマシンを操作しています。航空機の着陸装置のプリントは大型金属鍛造品として、主にプロセス、温度制御、変形技術の応用を伴います。温度の変動により、印刷された部品にひび割れが生じやすくなります。一定の温度で印刷を行う必要があります。温度制御が正確であればあるほど、ひび割れが発生する可能性は低くなります。何千回もの実験を経て、張海欧氏はチームを率いて、ついに適切な印刷温度を見つけました。

「研究室にいないときは、会社の作業場にいる」今年68歳の張海欧教授は、武漢天宇会社の主任科学者でもある。研究室、企業、家庭が形成する「三点一線」は彼の毎日の軌跡であり、ほとんど変わらない。

「張教授はめったに休憩を取らず、夜中の2時や3時まで若者たちと一緒に仕事をすることが多い」と、同社のゼネラルマネージャー補佐を務める朱旭氏は語る。同社では5年前、航空機の外部フックなどの小さな部品しか印刷できなかったが、今では長さ500センチの金属部品を印刷できるという。

現在、大型航空機の着陸装置を製造できるのは、中国、米国、ロシア、欧州連合のみと報告されています。武漢天宇智能製造有限公司は、大型航空機の最大荷重支持部品を3Dプリントした世界初の企業です。同社がプリントした着陸装置は、AVIC Landing Gear Co., Ltd.の「73トン極限荷重」テストと8つの作業条件の評価テストに合格しました。

張海欧氏は、3Dプリント技術が成熟するにつれて、その分野は拡大し続け、航空宇宙から造船まであらゆる分野で広く利用されるようになると見ている。彼は、今後5年間で業界規模が数千億ドルに達すると予測している。

出典 | 揚子江日報

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