3D打印飛機(jī) 航空巨頭空客欲用新專利造出整架飛機(jī)

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專利是現(xiàn)代企業(yè)的一項(xiàng)重要知識(shí)產(chǎn)權(quán)，誰擁有了專利數(shù)多，誰擁有的專利質(zhì)量高則意味著誰在企業(yè)發(fā)展中取得先機(jī)。近日，法國(guó)航空制造巨頭空客公司申請(qǐng)了一項(xiàng)關(guān)于新型3D打印技術(shù)的專利，該技術(shù)有可能會(huì)徹底改變規(guī)模制造，甚至可能導(dǎo)致3D打印出整架飛機(jī)的能力。該工藝運(yùn)用了大量材料方面的知識(shí)，并充分利用了3D打印對(duì)象對(duì)其冷卻過程中出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力做出的反應(yīng)。

根據(jù)空客公司的專利申請(qǐng)材料，該技術(shù)主要使用一種類似于選擇性激光燒結(jié)（SLS）的技術(shù)，把鈦、鋁等金屬粉末材料融合在一起，首先會(huì)形成一個(gè)殼狀的結(jié)構(gòu)，將金屬粉末沉積在上面，然后用激光對(duì)殼狀結(jié)構(gòu)和金屬粉末進(jìn)行加熱，使其共同融化、粘合成部件。

上圖最左邊的圖顯示的是飛機(jī)落地時(shí)的狀態(tài)，其他兩張顯示的是飛機(jī)在飛行時(shí)的狀態(tài)。機(jī)艙的重量很大程度上決定了飛機(jī)是否能達(dá)到優(yōu)化的形狀。

當(dāng)部件冷卻時(shí)，其新形成的多材料金屬層的內(nèi)部應(yīng)力將導(dǎo)致整個(gè)部件朝著預(yù)定方向或者曲線彎曲，這主要是由于殼結(jié)構(gòu)和金屬在冷卻時(shí)以不同的速率收縮導(dǎo)致的。一旦這個(gè)部件完全固化，部件將擁有特定的結(jié)構(gòu)完整性，比使用傳統(tǒng)制造方法強(qiáng)度更高。

使用這種技術(shù)制造出來的飛機(jī)，能夠承受住飛機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中的劇烈條件而不喪失任何氣動(dòng)特征。并且，3D打印得部件將更輕，使用的材料更少，結(jié)構(gòu)也更加穩(wěn)定。引入部件內(nèi)部的應(yīng)力實(shí)際上可以帶來更多的穩(wěn)定性，使其強(qiáng)度更高，讓飛機(jī)承受更多的重量。

根據(jù)部件的幾何形狀設(shè)計(jì)的差異，在飛機(jī)登陸地面時(shí)，機(jī)翼會(huì)變直，在起飛的過程中會(huì)變形。整個(gè)過程似乎有悖科學(xué)常理，但實(shí)際上有有著堅(jiān)實(shí)的科學(xué)道理，比如，幾個(gè)世紀(jì)以來，很多家具制造商都會(huì)使用這一原理來增強(qiáng)他們的設(shè)計(jì)。當(dāng)應(yīng)力點(diǎn)以這樣的一種方式被施加到家具的另一個(gè)部件上時(shí)，家具的這個(gè)部分將提供更多的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

這項(xiàng)技術(shù)聽起來有點(diǎn)像4D打印的概念，都是利用部件內(nèi)部不同材料形狀的變化導(dǎo)致整個(gè)部件的幾何形狀產(chǎn)生改變。該技術(shù)目前處于申請(qǐng)階段，空客并未仔細(xì)描述其技術(shù)細(xì)節(jié)，也不知道是否能夠?qū)崿F(xiàn)。但可以感覺到的是，這將是一項(xiàng)非常有意思的技術(shù)。

如果空客的新專利最終投入生產(chǎn)，那么將可以大大降低飛機(jī)的制造成本，減少飛機(jī)的生產(chǎn)時(shí)間，從而讓飛機(jī)更廉價(jià)，到時(shí)也許不是超級(jí)富豪才買得起私人飛機(jī)了。

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