飛機上的小零件每減輕一點重量就會使飛機節(jié)省大量的燃油消耗。以一架起飛重量達65噸的波音737 飛機為例，如果機身減輕一磅的重量，每年將節(jié)省數(shù)十萬美元燃油成本。航空制造企業(yè)GE航空也曾預(yù)估，一個高效的零件設(shè)計將為整個航空行業(yè)節(jié)約1000萬美元的燃油成本。

實現(xiàn)飛機減重通常有兩種方式，一種是使用重量更輕、性能更強的先進材料來替代現(xiàn)有材料；另一種方式是對現(xiàn)有飛機零部件進行輕量化設(shè)計。GE航空與3D Systems公司合作3D打印輕量化的飛機發(fā)動機支架，相比傳統(tǒng)零件重量減輕了70%。來一起看一下這個飛機上的小零件是怎樣通過3D打印技術(shù)和拓撲優(yōu)化軟件進行“瘦身”的。

拓撲優(yōu)化是“瘦身”良方

制造出這個飛機發(fā)動機支架零件，需要分為兩步走。首先，3D Systems Quickparts 服務(wù)團隊對GE航空提供的零件CAD 設(shè)計模型進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計。

QiuckParts服務(wù)團隊使用了Frustum 拓撲優(yōu)化軟件，對零件的材料分布進行了優(yōu)化，最終在實現(xiàn)零部件功能的前提下保留盡可能少的材料。此外，服務(wù)團隊還通過光滑和混合表面的處理降低應(yīng)力。由Frustum 軟件生成具有適合3D打印的幾何形狀的模型。

我們從下圖中可以看出，完成拓撲優(yōu)化設(shè)計步驟之后的零件三維模型已經(jīng)瘦身了。

接下來的步驟是進行將Frustum 軟件生成的STL 文件發(fā)送給3D Systems ProX DMP 320 金屬3D打印機進行打印。GE的飛機發(fā)動機支架使用的打印材料是鈦合金。Quickparts 服務(wù)團隊在金屬3D打印領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗，根據(jù)零部件的設(shè)計方案、材料、性能要求來設(shè)置最佳打印參數(shù)，降低打印失敗的風(fēng)險。

GE航空對3D打印的零部件進行了力學(xué)測試。

在實現(xiàn)零件減重70%的前提下，3D打印的鈦合金支架滿足GE 的零件負載要求。

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