逆向技術與3D打印技術在飛機修理中的聯合應用
2019-10-11 來（lái）源（yuán）：- 作者：-
現代飛（fēi）機修理模式正朝著高質量（liàng）、低（dī）成本、高效率、數字化方（fāng）向快（kuài）速發展。目前數字化技術在航空修理領域應用較少，而航空修理又不同於航空製造，航空修理代差明顯，從（cóng）米格（gé）21係列到蘇27係列，很多（duō）機（jī）型製造廠早已停產，但飛機還有1-2個翻修期，麵對老舊飛機的修理周期，大修廠應對能力顯得捉襟見肘。本（běn）文通過逆向工程（chéng）技術（shù）與3D打印技術在航空修理中的（de）聯合應用，驗證不（bú）斷引入數字化技術在航空修（xiū）理中的必要性。
逆向技術是指用一定的測量手段對實物進行測量，根據測量數據通過三維（wéi）幾何建模方法重構實物（wù）的CAD模型的過程。20世紀（jì）末，各國學術（shù）界團隊大量投入逆向技術的研（yán）究。隨著逆向技術的（de）不斷發展，在機械製造、美工、醫療、考古、生活服務等行業得到越來越（yuè）深入的應用。
3D打印出現於20世紀80年代（dài）。前期主要用於產品研製階段的“快速（sù）原（yuán）型（xíng）”和製造（zào）階段的（de）“快速成（chéng）型”。隨著第三次工業革命的熱潮，3D打印也迎來井噴式的發展，2016年3月美國（guó）洛（luò）克希德•馬丁公司（sī）率（lǜ）先使用該技術製造出導彈零件，並成功應用於“三叉戟”IID-5彈道導彈。
航修領域為了滿足自（zì）身發（fā）展需求，正在快速實現航空修理的數字化。
1. 逆向工程技術與3D打印技術在2代機修理中應用
筆者所在公司二翻飛機在（zài）歸建後，正常訓練過程中發生撞鳥事（shì）故，造成飛機的進氣道及周邊結構損傷，大（dà）部分結（jié）構件需要更換，而該（gāi）機是20世紀末生產的，製造廠（chǎng）多年不再生產該機型。X-0402-5是受力（lì）件，受損嚴重，修理中需換新，采購（gòu）部門確定該零件已（yǐ）無采購渠道，隻能自（zì）製，但圖紙技（jì）術要求規（guī）定按模線樣板製造（見（jiàn）圖1）。模線樣板早已被（bèi）製造廠（chǎng）銷毀，圖紙尺寸不全，技術人員決定通過（guò）逆向技術使用CATIA軟（ruǎn）件（jiàn）對零件進行（háng）逆向曲麵重建，完（wán）成數模設計（jì），然後使用3D打印製造（zào）出零件，與原零（líng）件對比，發現3D打印製造（zào）出零件（jiàn）尺寸完全符合修理要求。
圖1 上（shàng）唇口梁X-0402-5
通過兩項（xiàng）技術聯合使用，設計人（rén）員使用逆向技術補全零件圖紙缺（quē）少尺寸，建立零件數（shù）模，通過3D打印技術自行生產對比零件，不會打亂正常（cháng）生產計劃，不影響正常工作流程（chéng）。同時獨立完成零件生產，不用過多占用生產資源，縮短零件製造周期，節約修理資源。
該機在完成修複後，通電調試檢查合（hé）格，由部隊（duì）組織各相關（guān）單位對飛機修理（lǐ）結果進行驗收（shōu）評審，評審通過後進行試飛驗證，完成整機修複。公司獲得部隊的肯定，同時通過我公司對兩項技術的使用驗證，國內大部分飛機修理公司都開始（shǐ）使用這兩項技術解（jiě）決修理過（guò）程中遇到的無圖件、缺（quē）少尺寸零件的（de）製造任務，航修領域正不斷向數字化方向發展。
2.逆向工程（chéng）技術與3D打印技術在3代機修（xiū）理中應用
在未來（lái）航空修理領域，我們主要麵對的將（jiāng）是不斷（duàn）服役的3代戰機的修理任務，對於大多數修理企業主要麵臨的挑戰（zhàn）將集中（zhōng）在修理質量與修理周期這（zhè）兩點上。所以不斷研究新（xīn）技術，做好各技術間的互補工作是未來修（xiū）理的關鍵。
（1）逆向工程技（jì）術與3D打印技術在結構修理中的聯（lián）合應用
在3代機修（xiū）理過程中，公司經首架飛機試修成功（gōng）後，總結修理（lǐ）的經驗，發現在3代機修理過程中結構修理的速度決定飛機的修理周期的長短，其中結構受力（lì）大部件修理模式完全不同於傳統2代機。
在飛機受力大部件修理過程中，要（yào）求特製（zhì）加強件對（duì）裂紋部位進行補強，而且要求加強件與（yǔ）被加強部位各壁板之間間隙小於0.1mm，首架機試修過程中采用逆向技術掃描需加強部位，反（fǎn）向（xiàng）建模，製造出修理用的（de）加強件，極大地縮短了試修周期。
但在批量修理中為進一步縮短（duǎn）修理周期，技術人員對要修理的結（jié）構部位建立數據庫，通過對各部位逆向掃描，根據現有圖紙逆向建立受力大部件的整（zhěng）體數模（mó），然（rán）後（hòu）根（gēn）據探傷結果確定裂紋部位，直（zhí）接取數模相應部位建立修理用加強件數（shù）模，然後通（tōng）過3D打（dǎ）印製造相應的加強驗證件（見圖2）。然後在機上進行比對（duì），最（zuì）終確定修理用的加強件數模。
圖2 驗證件
這一（yī）過程完全封閉在一個車間，由（yóu）結構修理（lǐ）技（jì）術員獨立完（wán）成，不需要像傳統修理模式，修理車（chē）間建模後提請生產部報缺件（jiàn），生產部下任務給零件製造車間，製造車間（jiān）按修理車間數模製造（zào）零件，再進（jìn）行修複。現在結構（gòu）修理人員（yuán）直（zhí）接使用3D打印製（zhì）造零件，簡化流程，節約生產（chǎn）資源，同時3D打（dǎ）印機24小時工作，提（tí）高零件製造（zào）效（xiào）率，大大提升（shēng）了結構修理效率。每架機比原有修理方式減少（shǎo）了一周的修理（lǐ）時間。同時，兩項技術的聯合使用方式已被部隊采納，空海軍對（duì）這種修理（lǐ）方法都在做進一步延伸，相信不久後會取得令人滿意的成績。
（2）逆向工程技術（shù）與3D打印技（jì）術在導（dǎo）管修理中的聯合應用
在3代機修理過程中，很多液壓導管壓力高達（dá）28MPa，液壓管（guǎn）路的（de）修複後的可（kě）靠性直接影響到整個飛機（jī）的安全，所以3代機修理比（bǐ）2代機（jī）修理增加了導管（guǎn）應力測試的（de）試驗項目，在應力測試過程中發現更換後的導管容易出現應力不合格的情況，經（jīng）過與設計所、主機廠（chǎng）溝通發現主要原因是因為新製導管與原（yuán）機導管彎曲形狀發生（shēng）了變化。
根據這一情況對飛機拆卸需（xū）要更換的導管使用三維掃描進行數據測量，使用CATIA軟件進行逆向建模，並在數模上截取重要彎曲部（bù）位，然後使用3D打印機，打印出（chū）導管彎曲部位（wèi），再與原（yuán）機導管對比，通過這種（zhǒng）方法確定每個（gè）重要部位尺寸，最終確定完整數（shù）模尺寸（cùn）並數控彎（wān）曲導管。經試驗驗證（zhèng）該方法降低了（le）因應力測試不合格造成的導（dǎo）管更換率，提高了產品（pǐn）修複率，縮短飛機修理周期，而且一（yī）些兄弟（dì）單位已經通過該方法建立（lì）了自己的導管數（shù）據庫（kù），可更加快速建（jiàn）立數字（zì）化修理模式。
3.結（jié）束語
通（tōng）過近3年（nián）在（zài）航空修（xiū）理中的聯（lián）合（hé）應用，經過多個故障（zhàng）的（de）考驗，確定聯合逆向技術與3D打印技術（shù）能夠（gòu）很好地解決飛機（jī）修理（lǐ）難題，並在飛機修（xiū）理領域得到推廣，有助於加快航修領域數字化建設。
（曹宏翼 朱玉波 梁彪 張成麗 吉林航空維修（xiū）有限責任公司）
投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表（biǎo），或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表（biǎo），或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更（gèng）多相關信息
業界視點
| 更多
行業數據
| 更多
- 2024年11月 金屬（shǔ）切削機床產量數據（jù）
- 2024年11月 分地區金屬切削機床產量（liàng）數據
- 2024年11月 軸承出口情況
- 2024年11月 基（jī）本型乘用車（轎車）產量數據
- 2024年11月 新能源汽車（chē）產量數據
- 2024年11月 新能源汽（qì）車銷量情況
- 2024年10月 新能源汽車（chē）產量數據
- 2024年10月 軸承出口情況
- 2024年10月（yuè） 分地區金屬切削機床產量數據
- 2024年10月 金屬切削機床產量（liàng）數據（jù）
- 2024年9月 新（xīn）能源汽車銷量情況
- 2024年8月 新能源汽（qì）車產量數據（jù）
- 2028年（nián）8月（yuè） 基本型乘用車（轎車）產量數據