디지털 설계 및 제조 기술의 광범위한 적용으로 인해 CAD 모델을 기반으로 한 제품 개발은 일반적으로 부품을 기반으로하는 CAD 모델 및 재료 블랭크가 재료 또는 변형을 제거하여 얻어지는 항공 제조 산업의 주류 모델이되었습니다 CAD 모델 기하학은 부품 실체가되었습니다.이 모델이 항공기 제조 진행을 촉진하는 데 중요한 역할을했지만, 수년간의 산업 실무에서도 특히 시간이 많이 걸리는 기술적 인 도전 과제였습니다. 고성능, 복잡한 구조가 요구되며 항공 산업에서 널리 사용되는 티타늄 합금 부품 개발.
첨가제 제조 생각의 '이산 + 축적', CAD 모델에서 한 단계를 사용하여 재료 또는 제조의 제거의 변형의 전통적인 모드를 깰 레이저 신속한 프로토 타입 기술의 기술 - 이러한 상황에 대응하여, 혁신적인 디지털 제조 기술이있다 신속하게 우선 순위를 경쟁 공군력이되었다 복잡한 무제한, 짧은 처리주기의 구조, 낮은 제조 비용, 높은 유연성, 통합 된 성능과 다른 중요한 장점. 1990 년 설립 이후이 기술을 성형 할 필요없이, 구성 요소의 제조를 완료 고급 제조 기술 개발.
공기의 힘으로, 미국은이 고급 제조 기술의 개발을 주도, 레이저 신속한 프로토 타입 제조의 티타늄 합금 항공기 구조 부품의 연구 및 엔지니어링 애플리케이션을 구현한다. 현재, 레이저 빠른 프로토 타이핑 기술은 대형 티타늄의 미국 항공 우주 방어 무기 및 장비가되었다 핵심 제조 기술의 합금 구조 부품.
은 F / A-18E에, F22 및 F35 고급 전투기, 얇은 구조, 복잡한 구조 및 공동 보강재 등 소재 티타늄, 스테인레스 스틸, 다수는이 기술을 사용하고있다. 항공 및 우주 북경 대학 TRANSACTIONS 교수 연구 팀은 성공적으로 수행 된 대규모의 복잡한 레이저 재료 티타늄 합금의 구성 요소, 초 고강도 스틸 및 기타 신속한 프로토 타입 기술 및 엔지니어링 응용 프로그램을 통해 끊었다.
'3 차원 레이저 신속한 프로토 타입 기술'의 미덕에 의해 왕 교수 팀은 신속한 프로토 타입 레이저 이론, 기술 및 연구 많은 작업을 수행하는 기술의 응용을위한 국가 기술 발명. 교수 황 웨이 동 노스 웨스턴 대학 연구팀의 첫 번째 상을 수상했다. 현재, 레이저 조형 기술을 우주 부품의 최대 투영 면적 이루어지는 메인 하중 베어링 부재를 제조 할 수 있었다는 12m2 도달, 70 % 이상의 재료로 이용 하였다.
레이저 래피드 프로토 타이핑 기술 원리, 주요 단계 및 이점
레이저 래피드 프로토 타이핑은 원칙적으로 "재료 제거 또는 변형"이라는 기존의 가공 아이디어를 무너 뜨리고 에너지 집중, 쉬운 제어 및 저렴한 비용의 산업 에너지로 레이저를 사용하는 부품을 성형하기 위해 "첨가제"의 원리를 사용합니다 정밀 제어 및 레이저 광속 제어의 장점은 고밀도 복합 금속 부품을 신속하게 생성하기 위해 재료의 미세 축적 및 처리를 달성하는 것입니다.
주요 공정 및 조형 레이저의 핵심 단계는 부분 슬라이스 제 CAD 모델 이산 컴퓨터처럼 그레이 이미지의 일련의 두께 프로파일 적층 2D 데이터에 의한 메쉬 가공 후, 윤곽 데이터 생성기에 기초 레이저 파우더 증착의 층 증착에 의해 레이저를 아래에서 최상층으로 구동하도록 레이저 CNC 드라이버의 움직임을 제어 할 수 있으며, 마지막으로 그림 1과 같은 밀도 높은 고성능 '니어 (near-net) 형상'부품의 완벽한 레이저 래피드 프로토 타입 제작 프로세스를 얻을 수 있습니다. .
그림 1 레이저 급속 숙성 공정
Liu Houcai et al.은 윤곽선을 기반으로 한 고속 교차 알고리즘을 제안하였으며, STL 모델의 삼각형 패치의 기하학적 정보에 따르면, 두께, 그룹화 행렬 설정, 삼각형 패싯 간의 로컬 동적 위상 관계를 구축하여 삼각형 패싯의 교차 및 통과 횟수를 줄입니다.
이 기술은 컴퓨터 그래픽 교차 알고리즘의 고전 알고리즘을 기반으로하고 모든 레이어에서 이미지의 빠른 생성은 삼각형의 탐색 횟수를 최적화하여 이루어집니다. 일반적으로 CAD 모델 슬라이싱 및 윤곽 데이터를 기반으로하는 드라이버 생성 알고리즘은 비교적 성숙하며, 레이저 클래딩 공정은 복잡한 물리적, 화학적, 기계적 및 야금 학적 문제를 수반하며, 이는 레이저 래피드 프로토 타이핑 기술의 개발 및 적용을 제한하는 어려운 문제입니다.
연구 및 응용 현상 유지
내부 조직 및 결함 형성 메커니즘
레이저 래피드 프로토 타이핑 프로세스는 다음과 같이 설명 할 수 있습니다.
금속 분말의 레이저 클래딩 영역에 연속적으로 전달, 즉 레이저 빔, 기판 또는 국부적으로 재용 해하는 클래딩 층의 이전 층의 작용하에 있으며, 합금 용융물로 혼합된다.
◆ 풀 내의 온도가 일정 해지고 용융 합금 조성이 균일해질 때까지 풀의 금속 용융 흐름;
◆ 윤곽이 바뀌면서 움직이는 수영장의 용융물이 빠르게 균형을 이루지 못하게됩니다.
상기 공정은 작고 수명이 짧은 액체 풀에서 이루어 지는데, 이것은 매우 복잡한 비평 형 단시간 물리적 야금 공정이다. 레이저, 금속 분말 및 용융 풀 간의 상호 작용이 그림 2에 나와있다.
그림 2 레이저, 파우더 욕조 대화 형 프로세스 다이어그램
첸 외. 고속 촬영을 사용하면 목욕 액체 레이저 신속한 프로토 타입의 형성과 진화 과정을 실시간으로 관찰 할 수 있습니다. 장 Fengying을 형성 메커니즘 연구 티타늄 레이저 신속한 프로토 타입 과정의 결함과 같은 다공성 결함이 분말의 벌크 밀도에 따라 레이저 조형 공정 변화 때문에 매우 복잡한 주요 연구 문제, 레이저의 불량한 융합 에너지 밀도, 및 Z 축에 대한 중첩 멀티 채널 단일 이동 사이의 비율., 내부 조직 및 부재 등의 내부 결함의 형성 메커니즘 어렵다. '연구'연구팀과 선양 항공기 설계 및 항공 우주의 북경 대학의 연구소 예방 및 내부 품질 관리 및 기타 문제를 균열 부분의 변형을 깨고,이 분야에서 상당한 진전을 이루었습니다.
모델링 및 시뮬레이션 형성 공정
안정된 고품질의 부품을 얻기 위해, 형성 법 정확하게 내부 조직 및 내부 결함 레이저 빠른 형성 공정, 성형 공정 파라미터 및 성형 공정 시뮬레이션 및 최적화 증가 강조 파악.
지아 Wenpeng 다른 증착 동안 형성 죽음 용융 풀의 유한 요소 시뮬레이션 자유 표면 진화의 형상 및 클래드 층, 조건 욕 동력 손실을 반영하고, 분말 입자를 포획하기위한 수단을 시뮬레이션하는 분말 입자의 계면 온도를 사용하는 방법, 및 입자 추적 모델을 사용하여 라그랑는 분말 입자의 추적을 구현한다.
ANSYS에 기초 마량 등, 온도 영역이 설정되어, 성형 시뮬레이션 동안 이동 유닛과 죽음 원천 기술, 레이저 열 응력 필드에 의해 레이저 기술의 2 현상에 의해 형성되는 응력 필드 파라 유한 요소 모델은 정확한 온도 분야의 발전에 기초하여 계산 된, 그 영역을 내리는 원인 열 응력 필드 플라스틱 압축 영역 플라스틱 연신 영역을 밝혀.
신속한 프로토 타입을위한 레이저 기술의 탄 화 등의 알 특성, 높은 성능과 높은 품질의 구성 요소를 달성하기 위해 공정 파라미터를 조정하기 위해 실시간 모니터링의 원칙에 따라 폐 루프 제어 시스템을 연구하고, 발전 방향 모니터링 및 폐쇄 루프 제어 시스템을 논의 .
레이저 래피드 프로토 타이핑의 적용 현황
변형 기술로서, 레이저 래피드 프로토 타이핑 기술은 주로 수요가 높고 복잡하며 가공이 어려운 부품 또는 재료 제거에 사용되며 미국 F-22 항공기의 2 개의 티타늄 합금 피팅이 그림 3에 나와 있습니다 , 레이저 신속한 프로토 타입 기술을 사용하여, 전통적인 처리 방법보다 전반적인 성능이 크게 개선되었으며, 제조 비용이 20 % -40 % 감소했으며, 생산주기 또한 80 % 단축되었습니다.
그림 3 F-22 레이저 래피드 프로토 타이핑 티타늄 합금 부품
항공 우주 및 중국 항공 공업 그룹의 베이징 대학은 항공기 레이저 회사 년에 설립되었으며, 연구 결과 기술의 레이저 신속한 프로토 타입 산업화. 처음으로 세계에서이 프로젝트는 프로세스 항공기 티타늄 합금 큰 전체의 주요 하중 구조, 기계적 특성을 형성하는 레이저 돌파 제어 공학 장비, 기술 표준은 엔지니어링 응용 프로그램을 수행하는 항공기의 모델의 수에 성공했다. 4 대형 티타늄 부품 항공기 제조 기술의 특정 유형의 레이저 신속한 프로토 타입의 첫 공개 시연입니다 그림.
심층 연구 년 후 교수 황 웨이 동 노스 웨스턴 대학 Polytechnical 레이저 조형 기술도 우수한 결과를 달성했다. 레이저 주된 하중 베어링 부재의 대규모 티탄 합금 부품을 생산하기 위해,도 5 조형 기술에 나타낸 기계의 특정 유형이다.
헬리콥터 제조의 응용 분석
● 움직이는 부품의 신속한 제조
헬리콥터 로터 리프트 시스템 주요 추진 다이, 테일 로터 다이 및 자동 틸트 (집합 적으로 '움직이는 부품'이라고 함) 제조는 헬리콥터 제조의 핵심 기술입니다. 주요 하중지지 부품, 복잡한 구조, 열악한 작업 환경, 높은 피로 강도 및 재료를 가공하기 어려운 TB6 티타늄 합금 및 고온 합금과 같은 대부분의 재료. 레이저 래피드 프로토 타이핑 기술을 사용하면 전반적으로 기계적 특성이 상당히 우수하거나 더 좋습니다.
또한 레이저 래피드 프로토 타이핑은 몰드 독립, 무제한 기하학적 복잡성, 짧은 생산주기 및 높은 재료 활용, 특히 움직이는 부품의 설계 변경에 적합하다는 장점이 있습니다. 따라서 헬리콥터를 제조하는 레이저 신속 프로토 타입 기술 움직이는 부품 중 동적 인 기계적 특성을 개선하기 위해서는 제조 비용을 줄이고 개발주기를 단축하는 것이 중요합니다.
● 움직이는 부분의 빠른 수리
헬리콥터 가동 부재 등 블레이드 휘두르는 순간 흔들 모멘트를 수행 원심력을받는 수용 부재에 중요한 따라서, 가동 부재는 부재 헬리콥터 입을 가능성. 비싼 가동 부재는, 결함의 한번 발생하거나 전반적인 교체만으로 수십만, 심지어 수백만의 손실이 발생할 수 있습니다.
레이저 신속한 프로토 타입 기술 점별 첨가제 제조는, 그것은 단순히 결함 사이트 형상 복원에 특별한 결함 부품 매트릭스 구조에서 계층 구분의 재구성으로 간주되고, 마지막으로 레이저 빠른 프로토 타이핑 기술을 신속하게 복구하는 에너지 제어의 시공간적 분포에 레이저 에너지 및 전력 밀도에 의한 부분이 다른 산업보다 훨씬 높은, 복구 부로 보수의 가열 처리의 악영향을 최소화하는 것이 가능하다.
또한, 레이저 래피드 프로토 타이핑 공정은 합금의 조성과 구조를 동시에 제어 할 수 있기 때문에 수리 영역의 구성 및 수리 영역 및 부품의 본체 구성을 제어함으로써 부품 고유의 특성을 복원 할 수 있으므로 엄청난 경제적 및 시간을 절약 할 수 있습니다 손실뿐만 아니라 자원의 활용도를 향상 시키며, 저비용, 지속 가능한 개발 전략에 부합합니다.
결론 및 전망
헬리콥터 산업은 항공 제조업의 중요한 부분으로 급속한 변화를 겪고 있으며, 산업을 더욱 강력하게 만들어주기위한 영구적이고 영구적 인 해결책은 없습니다. 끊임없이 연구 개발을 강화함으로써 개발 추세를 따라갈 수 있습니다 강력한 숲. 레이저 래피드 프로토 타이핑 기술은 훌륭한 기술 이점을 가져다 첨단 제조 기술 개발을 이끌 것입니다. 헬리콥터 이동 부품 제조 기술 헬리콥터 제조 회사는 비용, 효율성, 품질, 사용의 제조 능력의 구현입니다. 레이저 래피드 프로토 타이핑 기술은 부품의 제조 및 수리를 기술적으로나 경제적으로 큰 이익을 가져다 주며, 부품 제조 기술의 우선 순위를 정하는 미래의 개발로 이뤄집니다.