3D打印飛機 航空巨頭空客欲用新專利造出整架飛機
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專利是現(xiàn)代企業(yè)的一項重要知識產(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。近日，法國航空制造巨頭空客公司申請了一項關(guān)于新型3D打印技術(shù)的專利，該技術(shù)有可能會徹底改變規(guī)模制造，甚至可能導(dǎo)致3D打印出整架飛機的能力。該工藝運用了大量材料方面的知識，并充分利用了3D打印對象對其冷卻過程中出現(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，首先會形成一個殼狀的結(jié)構(gòu)，將金屬粉末沉積在上面，然后用激光對殼狀結(jié)構(gòu)和金屬粉末進行加熱，使其共同融化、粘合成部件。
上圖最左邊的圖顯示的是飛機落地時的狀態(tài)，其他兩張顯示的是飛機在飛行時的狀態(tài)。機艙的重量很大程度上決定了飛機是否能達(dá)到優(yōu)化的形狀。
當(dāng)部件冷卻時，其新形成的多材料金屬層的內(nèi)部應(yīng)力將導(dǎo)致整個部件朝著預(yù)定方向或者曲線彎曲，這主要是由于殼結(jié)構(gòu)和金屬在冷卻時以不同的速率收縮導(dǎo)致的。一旦這個部件完全固化，部件將擁有特定的結(jié)構(gòu)完整性，比使用傳統(tǒng)制造方法強度更高。
使用這種技術(shù)制造出來的飛機，能夠承受住飛機在運行當(dāng)中的劇烈條件而不喪失任何氣動特征。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)力實際上可以帶來更多的穩(wěn)定性，使其強度更高，讓飛機承受更多的重量。
根據(jù)部件的幾何形狀設(shè)計的差異，在飛機登陸地面時，機翼會變直，在起飛的過程中會變形。整個過程似乎有悖科學(xué)常理，但實際上有有著堅實的科學(xué)道理，比如，幾個世紀(jì)以來，很多家具制造商都會使用這一原理來增強他們的設(shè)計。當(dāng)應(yīng)力點以這樣的一種方式被施加到家具的另一個部件上時，家具的這個部分將提供更多的強度和穩(wěn)定性。
這項技術(shù)聽起來有點像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)致整個部件的幾何形狀產(chǎn)生改變。該技術(shù)目前處于申請階段，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的制造成本，減少飛機的生產(chǎn)時間，從而讓飛機更廉價，到時也許不是超級富豪才買得起私人飛機了。
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