Origin和nTopology合作为F-16开发3D打印的航空航天部件

时间：2020-11-03 08:50 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网11月3日讯，就在上个月底，我们报道了由美国空军快速支持办公室（RSO）组织的首届先进制造业奥运会。在这则新闻中，我们报道了由Origin领导的团队已被选中参加。 Origin是Origin-One可编程光敏聚合物3D打印机背后的加利福尼亚公司，与生成设计和拓扑优化软件提供商nTopology以及德克萨斯州的工程咨询公司Stress Engineering Services合作，共同应对了Approval Sprint挑战。在10月20日至23日的举办的虚拟赛事中，该团队获得了第一名。

图片由Origin，nTopology和Stress Engineering Services提供
这场独特的虚拟赛事，即高级制造业奥运会，面临着五个挑战，这些挑战集中在增材制造和逆向工程方法上：技术数据包中继，零件箱地板练习，物料障碍，供应链马拉松和批准冲刺。批准冲刺要求团队通过设计，分析和交付具有同等性能的传统零件的增材制造的替换解决方案来满足空军机队的快速生产需求，这些解决方案可以快速部署以维持F-16战斗机的运行。“先进的制造技术能够快速生产以维持生产；但是，如果不对空军的认证方法和批准新材料，新工艺和新零部件的时间表进行重大改进，就很难利用这些能力。选定的Sprint审批团队将竞争提供聚合物增材制造的替代解决方案，以快速部署指定的F-16飞机部件。这项技术挑战的目标是确定创新的战略，以快速设计，鉴定和部署可持续解决方案，并利用新的制造材料，工艺和组件。”
Approval Sprint挑战赛于今年8月底开始，为获胜团队提供了100,000美元的潜在合同，该团队与美国空军签约.Origin领导的获奖团队已于9月开始远程合作，结合了nTopology的设计解决方案和Stress Engineering的专业知识，为解决具有挑战性的F-16组件问题开发可行的解决方案。有问题的零件是F-16猎鹰（被认为是世界上最成功的经过战斗验证的战斗机）的液压管夹。该夹具是空军F-16机队数千辆液压钳的C1375系列的一部分，是F-16起落架腔中的一个组件，其几何形状或设计始于1966年。这些零件由于“长时间暴露在振动，化学环境和热循环中”，通常会失效。此外，传统的夹具零件制造方法会产生有毒的甲醛气体，生产成本高，交货期长。

图片由nTopology提供
获奖的多材料夹具组件是在nTopology平台上设计，在Origin One 3D打印机上进行3D打印，并经过Stress Engineering Services验证的，是从八个竞争产品中选出的，包括其他公司Stratasys，Markforged和National Institute for航空研究（NIAR）。 Origin团队的多材料零件是使用汉高开发的Loctite 3955（一种阻燃，耐化学腐蚀的材料）和一种用于系绳材料的弹性体IND402制成的，Origin自2015年以来一直与它在开放材料计划中合作。该零件，具有一对夹具和3D系绳，可一次完成打印，成功满足了挑战性要求–涵盖尺寸精度，应力/载荷，易燃性，温度额定值，喷气燃料暴露，振动耐受性，液压油暴露和发动机机油暴露。

多材料3D打印液压钳–在Orign One上单一构建。图片由nTopology提供

        对于这个成功的解决方案，一批54个半模的生产时间为24分钟，一天内可能打印1,296个，一批的后处理需要20分钟，而零件成本为1.25美元。 AM组件的刚性是传统夹具的两倍，重量减轻了5％，可以很容易地用一只手组装，并按需制造。即使在大流行期间，团队的三名成员也在三个时区进行了远程协作，进行了30多次设计迭代，进行了100多次测试，并打印了400多个零件，最终在短短30天内产生了成功的解决方案。该零件还在打印过程中进行了序列化，以确保零件的可追溯性，出处和库存管理，从而在提高供应链效率和可靠性方面增加了AM优势。“我们期待与空军研究实验室和空军生命周期管理中心合作，为越来越多的3D打印零件建立官方技术数据包。” Origin联合创始人兼首席执行官Chris Prucha说。
        如今，凭借其在关键任务组件开发和更换中经过证明的增材制造，设计和工作流程解决方案，空军更有可能与Origin签订合同。对于该公司（成立于2015年，由Apple和Google领导）来说，这是对其增材制造生产中开放平台方法的充分验证，该公司去年才推出了基于可编程光聚合（P3）技术的Origin One 3D打印机。nTopology还举办了一个网络研讨会，介绍他们在开发获奖夹具设计和解决方案方面的故事和过程。这家具有创造力的设计软件公司上个月刚刚完成了4000万美元的C轮融资，并于10月与NTT DATA XAM Technologies签署了发行协议，以在日本市场推动AM的发展。

nTopology的液压夹具设计方法。图片由nTopology提供
       nTopology航空航天与国防技术总监Ryan O’Hara博士说：“我们在先进制造业奥运会的Sprint认证技术挑战赛中获得第一名，我们感到很荣幸和自豪。与Origin和Stress Engineering的一流团队一起工作既简单又有益。这证明了结合设计，分析和制造的所有专业知识可以带来前所未有的创新和产品设计。”应力工程服务团队负责人Matt Sanders表示：“我们非常感谢有机会通过Origin和nTopology参与这一挑战。他们是两家领先的AM技术领先公司。在这场充满挑战的大流行期间，我们的团队能够找到协作和创新的方法。”

增材制造工作流程。图片由nTopology提供
       中国3D打印网点评：在此类应用中，增材制造不仅对降低这些成本至关重要，而且对于提供现实世界中先进的制造解决方案和数字化工作流程也至关重要，它们是可持续，高效，性能更好的替代传统关键任务零件供应，维护，更换，部署和可重复性的选择。随着飞机，卫星，设备和基础设施的老化，美国空军从根本上寻求创新战略，以降低维持空军机队和基础设施运营的巨额成本，同时提高战备状态。

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