長2.2米,寬2.2米,高0.6米,重180公斤,材料是碳纖維增強PC,從機器人+3D打印擠出頭開始走第一道絲到下機,僅用了19小時。
這是一件航空復合材料鋪層模具,而且已經在客戶車間里用了。
這件事的分量不在打印尺寸,也不在打印時間,而在已用于產線。
復合材料鋪層模具。
機翼蒙皮、整流罩、艙門內飾板這些復合材料零件,固化前都要在模具上一層層鋪碳纖維布,再連模帶件送進高壓釜,在高溫高壓下成型。
模具尺寸跟著零件走,零件兩米,模具就得兩米多。
傳統做法是金屬母模,鑄造或銑削出來,分塊拼裝,再機加修整。
一套大模具交期半年起步,重量動輒上噸。
更麻煩的是分塊。
模具越大,分的塊越多,拼接縫越多,每條縫都是潛在的失敗點。
熱脹冷縮不一致、長期使用后微錯位。
幾十次高壓循環后開始顯現,鋪出來的零件型面失準,整批報廢。
而Caracol這個案例,機器人手臂夾著大流量3D打印擠出頭,噴嘴18毫米,按預設軌跡一層層堆料。
打一個兩米多的航空模具,19小時是合理速率。
180公斤的模具從頭到尾連續3D打印出來,沒有任何拼接縫。
這件事在傳統工藝下基本做不到,而五軸機加中心的工作空間裝不下這個尺寸。
說說材料,PC加20%短切碳纖維。
這個配比在大尺寸3D打印里是常規選擇。
PC耐熱性夠,碳纖增強后尺寸穩定性顯著提升,價格比PEI、PEEK便宜一截。
航空鋪層模反復進高壓釜,180℃左右的循環溫度PC+CF扛得住。
3D打印整條工藝是三步:
先打近凈形,再CNC把工作面銑到鋪層工藝要求的精度和粗糙度,最后高壓釜做后處理讓尺寸穩定。
混合制造,目前沒有捷徑。
跑下來交期減一半,成本降三成,材料浪費減一半,模具自重減一半。
前三項好理解。
重量減半對鋪層工藝也有具體意義。
模具輕,進出高壓釜更省力,熱慣量更小,固化循環可以更快。
每一爐省下的時間累計起來,是真金白銀。
從應用來說,航空工裝是最合理的入口。
鋪層模、鉆模、裝配定位夾具,不直接裝上飛機但服務于飛機零件生產。
精度要求比飛行件低一檔,尺寸大,單件價值高。
直接打飛行件還在適航認證的漫長過程中,但工裝這一層已經在應用。
19小時打出一個2.2米的航空模具,這件事本身在大尺寸3D打印圈里不算新鮮,但像本文分享的真正用于產線的案例并不多,值得學習借鑒。
#3D打印 #復合材料工裝 #增材制造
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