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加法與減法

2012年，增材制造的火熱引起了人們對于未來飛機制造到底應(yīng)該使用“加法”還是“減法”的思考。相對于傳統(tǒng)的去除材料的加工方法，增材制造可以大幅降低工裝需求，減少材料消耗，縮短制造時間，它還可以成形常規(guī)方法無法實現(xiàn)的新穎零件和復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可能引起產(chǎn)品在設(shè)計和制造上的重大變革。

也正因為增材制造在產(chǎn)品設(shè)計和制造上的革命性潛質(zhì)，使其能滿足未來飛機制造對于結(jié)構(gòu)件的整體化輕量化要求。波音在軍民用的10個飛機平臺上應(yīng)用了200多個增材制造的零件，還擁有一套為增材制造項目量身定做的技術(shù)成熟度等級（TRL）指南；洛馬P-175復(fù)合材料無人機的研制中，讓碳納米管和基體粉末在輸送過程中由激光燒結(jié)成形機體結(jié)構(gòu)是最大亮點。

增材制造技術(shù)的誘惑力無疑是極大的，然而目前它在飛機制造中還存在著諸多的挑戰(zhàn)，在實體零件生產(chǎn)方面，其推廣速度一直緩慢。美國防務(wù)分析研究所（IDA）認(rèn)為技術(shù)和制造成熟度不足、缺乏人才和商業(yè)化環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章制度不健全是三個主要原因，他們認(rèn)為短期內(nèi)，增材制造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該在過程改進、速度提升、質(zhì)量控制和材料發(fā)掘這四個方向上進行努力，而政府和業(yè)界也應(yīng)該重視這項技術(shù)的商業(yè)化。

在“減法”方面，圍繞未來國防領(lǐng)域采購數(shù)量最大的F-35的金屬加工，相關(guān)制造商也一直在開發(fā)先進技術(shù)滿足其精密、高效、低成本需求。例如，美國Creare公司開發(fā)了稱作間接冷卻系統(tǒng)（ICS）的低溫加工技術(shù)，使用一種惰性液態(tài)受壓流體實現(xiàn)刀具的非間接冷卻，對鈦合金（Ti-6Al-4V）的車削來講，將刀具壽命延長了160%。目前看來，盡管F-35中也將引入增材制造技術(shù)，但僅限于制造幾種非承力的小型管道和鉸鏈零件，而在無法證明其大批生產(chǎn)的經(jīng)濟性、大型制造的可行性之前以及大承力下的可靠性，“減法”加工還將長期統(tǒng)治未來飛機制造的舞臺。

機器人總動員

“機器人總動員”已經(jīng)不再是一部電影的名稱，而是未來飛機制造中的一個鮮活場面。機器人可以運用到飛機零件成形、加工、焊接、裝配和噴涂等各個領(lǐng)域，執(zhí)行復(fù)合材料預(yù)形件編織、預(yù)浸料絲束鋪放、金屬粉末激光增材制造、無損檢測、零件切割、切削、表面精整、激光噴丸、攪拌摩擦焊、激光焊、鉆孔、鉚接、輔助定位、搬運、噴漆和涂層厚度測量等一系列的工作。尤其是在F-35、A400M、A350、C系列等先進飛機的裝配和噴涂上，機器人幾乎已經(jīng)成為標(biāo)配，成為了快速、高精度、低成本的代名詞。而在機器人金屬焊接和復(fù)合材料成形等領(lǐng)域，以波音、EADS為首的制造商以及以MAG、EI為首的設(shè)備供應(yīng)商也在聯(lián)合開發(fā)適用的機器人系統(tǒng)，進一步擴大機器人在大型零件制造方面的應(yīng)用范圍。