PEKK复材打印异型热风管-1
本文摘要（由ai生成）：
这篇文章的主要内容是伊顿公司正在使用增材制造技术生产聚合物复合材料管道，以替代铝制管道。这种 3D 打印材料必须满足静电耗散、阻燃性、耐化学性和抗振动性等要求。该解决方案的关键是开发一种可打印的碳纤维增强 PEKK 材料，该材料已通过内部测试，目前正在进行第三方测试。一旦材料和工艺合格，伊顿正在考虑如何将这种新选择带给飞机制造商。
伊顿(Eaton)用PEKK复材替代铝
3D 打印材料将满足 ESD、易燃性和其 他要求，从而实现管道的灵活制造，而 无需当今所需的工具。
伊顿早期开发聚合物复合材料管道的工作 主要集中在吹塑成型上，但这一过程将面 临挑战，无法生产出具有剧烈过渡的管道 形状。这个管道部分的高度略低于 3 英尺。伊顿现在正在使用增材制造来生产这种高 达 6 英尺的飞机管道。
空气处理管道似乎是一个简单的部件，但当该管 道是飞机上环境控制系统的一部分时，它可能需要满 足许多要求。
“有一个非常广泛的清单，”专注于聚合物纳米复合 材料的高级专业工程师斯.晨（Si Chen） 说，他是伊顿 先进材料与工艺集团的一员。 “ 有一个 V0 火焰等级： 火焰必须在垂直表面上 10 秒内熄灭。除了振动处理和 零件的特定强度要求等特定应用要求外，还有耐化学 性、烟雾和毒性。 ”另一个值得注意的要求是管道材 料必须具有静电耗散（ESD-electrostatic dissipative）。所有这 些需求都必须满足， 因为零件的几何形状也很复杂，足以绕过飞机的其他部件。铝一直是制造满足所有这 些需求的飞机管道的首选材料， 但斯.晨是伊顿团队的 一员，该团队现在已经实现了一种潜在的更快、更便 宜、更灵活的飞机管道制造方法。聚合物复合材料 3D 打印提供了一种按需生产管道的方法，无需工具，设 计自由度更高。
该解决方案的关键是开发一种 3D 可打印材料，该 材料与铝一样或更好地满足飞机应用的所有要求。伊 顿的材料是经过多年开发工作的产物，是一种碳纤维 增强 PEKK， 专门用于管道系统。
贾韦德 · 马普卡尔（Javed Mapkar） 是伊顿同一集 团的高级技术经理。这种材料已经准备好了——在伊 顿的内部测试中得到了验证——目前正在通过第三方 测试，以便在飞机生产中替代铝。这项工作目前正在 通过威奇托州立大学的国家航空研究所（NIAR）进行。他说：“ 对于这种 ESD PEKK 材料，我们正在努 力使其符合 B 基允许值。我们需要制作多批材料，在 多台不同的打印机上打印，并显示可重复性。 ”
伊顿工程师斯.晨（Si Chen）列出了应用于飞机管道的纳米复合材料必须满足的要求。它们 包括阻燃性、耐化学性和抗振动性，并且材料 必须具有静电耗散性。
颗粒给料 3D 打印系统简化了材料开发，但也提供了一种同时输送足够材料用于无人值守生产多个 大型管道的方法。
3D Systems Titan 3D 打印机在伊顿位于密歇根州南菲尔德的工厂使用，该工厂已经完成了管道相关材料和工艺开发。这台机器和增材制造工程师吉米·沃德 在一起。机器的尺寸允许同时生产多个大型管道段。
能够使用颗粒材料的 3D 打印平台也是该解决方案 的一部分， 也是目前正在鉴定的过程的一部分。材料 开发是在 3D Systems 的 Titan 颗粒给料挤出 3D 打印机 上完成的， 零件也已在该打印机上制作完成。伊顿本 可以寻求一种使用挤出 3D 打印中更常见的细丝形式材 料的解决方案，但生产颗粒形式的材料简化并加快了 材料开发。颗粒库存还提供了一种更实用的方法，可 以部署足够的材料， 用于无人值守的多个大型飞机管 道。所使用的 Titan 机器的构建体积为 50×50×72 英寸，可以以每次构建 4 到 8 个管道的倍数 3D 打印高达 6 英尺的管道——这就是生产最终需要的。
斯.晨和马普卡尔说，根据管道的大小和数量， 制 造这样的零件可能需要 12 到 15 个小时。重要的是，在这种结构中，管道也可能完全不同。飞机的生产量 足够小， 飞机上的风管设计也足够多样化， 因此风管 制造本质上是高混合、低批量的生产，但由成型铝制 成的风管受制于硬工具。取消这种工具的机会简化了 制造，给设计带来了新的自由， 也使快速开发、测试 和修改新设计成为可能。
贾韦德 · 马普卡尔表示，在对材料和工艺进行鉴 定后，伊顿正在考虑如何将这种新选择带给飞机制造商的各种方案。该公司已经有了金属飞机零件增材制 造生产设施的先例， 因此一种可能性可能是建立一个 类似于该金属零件现场的无工具工厂，用于按需生产 3D 打印复合材料管道。
伊顿高级技术经理贾韦德 · 马普卡尔（Javed Mapkar）认为，一旦 PEKK 材料和AM 工艺 合格，各种可能的途径都会出现。管道柔性零 件生产设施就是其中之一。
适航认证3D打印复材零件
今天有资质，明天有更好的飞机。现在， 该公司正在承担鉴定成本，以便将通过金属铸造的飞机零件转换为 3D 打印。今天的投资将加快未来 3D 打印零件的鉴 定，使设计工程师能够充分探索增材的自 由度。
如今，伊顿增材工厂的一个重点是将通过铸造制造的飞机零件转换为 3D 打印。交付周期的节 省保证了这一点，通常也有轻量级和组装整合的 机会。挑战在于资格。
对于伊顿航空航天集团来说，零部件生产增材制 造的发展意味着垂直整合。去年， 该公司在南卡罗来 纳州查尔斯顿的一个现有飞机零部件生产基地内开设 并开始运营一个新的以航空航天和生产为重点的 AM 工厂。这家新工厂目前拥有三台粉末床金属 AM 机器 和后处理设备，随着更多机器的增加，预计产能将增 加一倍或三倍，加入了位于密歇根州绍斯菲尔德和印 度浦那的伊顿 AM 开发中心，这些中心现在也将用于 零件生产。
该公司航空航天增材制造总监麦克 · 约克（Mike York） 表示：“ 我们现在在整个公司有大约 250 名员 工，至少将我们的增材制造工作作为他们工作的一部分。 ”。这包括伊顿在全球各地从事 AM 工作的员工。参与这项工作的人员加上新设施的开放， 是 AM现在参与公司生产的各个方面。 AM 的努力主要是实验 性的和发展性的，这是一段重要而必要的时间，但那 段时间已经过去了。 约克说，对于伊顿及其客户来说，“ 增材的理由已经提出 ”。现在的任务是赢得更 多计划并交付 AM 生产零件。
乔治 ·埃尔赫洛（Georges Elhelou）领导查 尔斯顿新的增材工厂。该工厂的主要目的是 通过 AM 进行零件生产。
乔治 · 埃尔赫洛，增材制造业工业化经理， 领导 查尔斯顿新的增材工厂。为什么要垂直整合？ 他为伊 顿解释了 AM 和内包之间的联系。
这种联系在很大程度上可以通过 3D 打印在许多情 况下正在取代的一种操作来解释： 铸造。 埃尔赫洛说：“ 我们的目标是尽可能多地将铸造转变为增材制 造。 ”。铸造增加了交付周期以及供应链的复杂性。因 为它是由铸造厂执行的，所以它本质上是一种外包操 作。由于铸件对零件几何结构的约束，几何复杂性通 常涉及将铸件与其他来源零部件匹配的部件。因此，伊顿的目标是将今天通过铸造制造的近净形状零件（因此是外部制造的） 转化为通过激光粉末床熔化或 电子束熔化在内部制造的更近净形状的零件， 并实现 与这些转换后的零件的组装整合， 从而增材不仅取代 铸件，而且取代其他部件和劳动力以及连接它们的连 接或紧固件。
埃尔赫洛说，使用增材来减少零件数量和简化采 购将只是一个开始。今天取得控制权将为明天奠定基 础。随着增材作为一种经过验证甚至是预期的生产手 段，设计未来部件的工程师将能够利用 AM 的自由度，实现性能更好的零件设计， 以实现更高效、更强 大的未来飞机。
之所以选择南卡罗来纳州的工厂， 是因为这里已 经在进行飞机零部件生产， AM 依赖并必须与一些已经建立的生产能力相结合。具体来说，之所以选择查 尔斯顿工厂，是因为这里进行了大量的数控加工。金 属 AM 飞机零件需要数控加工， 南卡罗来纳州团队是 伊顿提供这一专业知识的领先团队之一。机械加工最 终是通过 AM 生产金属零件的一部分，现在的集成包 括将金属 3D 打印和机械加工结合在一起。
