2022年，航空制造技术在民机领域多个方面取得重要进展。复合材料成形、增材制造、自动化装配与智能制造等领域的数字化、智能化、高精度、高效率特征明显，先进制造技术不断涌现，有力保障了民机产品的高质量研制与生产。复合材料成形工艺与应用在持续提升成形速度、自动化、经济性水平的同时，逐步向热塑性复合材料、陶瓷基复合材料应用拓展，相关成形工艺装备不断创新。- 德国航空航天中心完成“洁净天空”2多功能机身演示件全尺寸上半机身外壳生产
4月，德国航空航天中心（DLR）结构与设计研究所完成了“洁净天空”2多功能机身演示件（MFFD）项目的全尺寸上机身试验外壳生产。该试验外壳成功验证了生产MFFD上机身所需的所有热塑性复合材料制造技术，包括：由东丽公司提供的新型防雷薄膜作为蒙皮铺设的第一层，通过功能集成简化了机身生产；采用了世界首创连续超声波焊接将纵梁焊接到原位固结的热塑性复合材料蒙皮上；采用了已成熟用于A320飞机后压力隔框的电阻焊工艺，用名为“焊桥”的特殊工具将C型框架连接到蒙皮上，这种焊接技术有潜力在5分钟内将机身框架与蒙皮连接在一起。
- NASA启动高速复合材料飞机制造项目以提高可持续飞机生产速度
6月，美国国家航空航天中心（NASA）开展高速复合材料飞机制造（HiCAM）项目，该项目旨在开发高速率复合材料制造技术来提高生产速度和降低成本，以大幅提高制造下一代复合材料飞机大型结构的速度，达到使用每月80架机（空客A220与波音787客机的生产速度每月不超过14架）。东丽集团将为该项目提供碳纤维和下一代热固性/热塑性预浸料技术，并在自动化纤维铺放工艺开发、快速固化和机翼/机身结构树脂灌注方面提供工艺指导。- 英国国家复合材料中心率先实现自动纤维铺放陶瓷基复合材料
9月，英国国家复合材料中心（NCC）成功通过使用自动纤维铺放技术制造陶瓷基复合材料，成为欧洲首创。项目团队采用了现有的自动纤维铺放技术，研究了速度、热量和压力等工艺参数如何对材料沉积过程和质量的影响，建立了陶瓷基复合材料自动化加工的知识基础，为该类材料以更低的成本在发动机高温环境下的应用奠定了基础，同时也证明了陶瓷基复合材料与现有自动纤维铺放设备的兼容性。明年，NCC将继续优化制造参数，试验创建更复杂的几何形状。5月，荷兰Airborne公司在JEC世界贸易展上首次展示了其新型自动铺层系统。该系统能够以自动化和用户友好的方式实现多材料、自由形状和定制的层压板自动铺带或纤维铺放(ATL/AFP)。预浸料、干纤维、热塑性材料均适用于该系统，可实现完全自动化和集成的铺层过程(切割、检查、铺层和成品层板的放置和存储)，最终可获得据称是100%净成形的层压板，无需额外修整。此外，Airborne开发了自动编程软件，设计、材料和操作输入会即时在车间自动转换为正确的机器代码和流程设置，并可以轻松集成下游工艺，例如冲压/热悬成型、切边、检查或放置到模具中等。
- Cevotec公司推出六轴机器人先进纤维贴片铺放系统
4月，德国Cevotec公司成功为意大利莱昂纳多公司研制基于纤维贴片铺放（FPP）技术的六轴机器人SAMBA Pro预浸料系统。SAMBA系统适合于多材料复合材料和复杂形状零件的自动铺层，以满足城市空中交通应用(UAM)以及商用飞机的复杂夹层结构要求。该系统采用两个用于操作夹具和放置贴片的六轴机器人，可以将贴片放置在90°边缘、双轴曲面以及蜂窝芯上。两个用于质量控制的工艺过程视觉检测系统会检查每个贴片的几何精度以及在夹具上的位置，确保产品成形质量。
增材制造在支撑快速制造、整体轻量化成形等方面具有显著优势，正在向高速率、大尺寸成形发展，基础支撑逐步完善，应用领域不断拓展，成形质量持续提升。- GE公司实现大尺寸镍基高温合金发动机零件直接金属激光熔化成形
10月，作为“洁净天空2”MONACO项目的一部分，GE航空公司采用直接金属激光熔化技术（DMLM）打印了直径1米的In718高温合金涡轮中心框架（TCF）外壳，这是该公司使用金属3D打印工艺制造的尺寸最大航空航天零件之一。通过将150多个零件合并为一个，使零件的质量和成本降低了30%，制造提前期从九个多月减少到两个半月。团队专家对方案进行了技术成熟度(TRL)和制造成熟度（MRL）评审，并通过试验确定零件具有符合MRL4的可制造性。这种针对发动机框架的新型增材制造设计解决方案不仅限于未来发动机的涡轮中心框架，也可用于当前以及传统的发动机部件，相关方法还可以被用于设计涡轮后框架(TRF)、低压涡轮机外壳和涡轮中间框架(TMF)。- 贝尔和英格索公司采用增材制造实现直升机主旋翼叶片修整模具成形
5月，英格索机床公司和贝尔德事隆公司公开其已于2019年合作实现了约合6.7米长的真空修整模具增材制造，用于辅助生产直升机主旋翼部件。利用英格索公司的大幅面龙门式3D打印机和五轴铣床，转子叶片修整模具的增材制造过程持续了75小时，打印完成后将末端模块替换为5轴铣削头，可在一周内完成模具表面和模具位置特征的精加工，最终模具零件闭合后可达到完全真空密封。相比之下，传统铝模具的制作周期通常需要4-5个月。6月，美国西亚基公司称其电子束增材制造工艺沉积率已达到18.14千克/小时，达到世界金属增材制造工业沉积率最快。西亚基公司的电子束增材制造系统能够生产长达5.79米的零件，并将质量和控制与其层间实时成像和实时自适应控制系统相结合，能够以高度精度和可重复性感测和数字自调整金属沉积，实现金属增材制造零件具有一致的几何形状、机械性能和微观结构。该高沉积率是在法国IRT研究所于2019年启动了“航空金属先进材料”（MAMA）项目下实现的，目标是将模锻与金属增材制造相结合，以开发制造钛合金飞机零件的新工艺。6月，赛峰集团宣布投资了在高性能发动机部件先进烧结工艺方面拥有专利技术的Sintermat公司。利用Sintermat公司的火花等离子体烧结（SPS）技术，能够制造出比基于熔融的增材制造技术密度更高的材料。该制造工艺与热等静压法不同，是在高压下将粉末材料压制在模具中，通过焦耳效应进行加热，从而生产出具有复杂形状和均匀微观结构的高密度、高强度的零部件，生产周期可缩短至半小时，适用于包括导电和磁性材料、金属、陶瓷、复合材料和生物材料等。此外，利用该工艺生产出的零件接近净成形，因此对最终加工的需求较低，产生的废品也更少。除固定翼飞机和直升机的发动机之外，赛峰集团目前还在考虑将该技术用于电动机和飞机的其他系统。
1月，美国材料试验协会（ASTM）增材制造卓越中心牵头开展增材制造零部件质量认证最佳实践项目研究，以推动增材制造发展应用。该项目的目标是制定概念范畴定义、最佳实践和指导文件，以支撑同类型增材制造零件的质量认证，使相关增材制造零件能够使用通用和共享的数据，降低认证成本与时间周期。参与该项目的还有波音、空客等数十家航空制造商，并得到美国联邦航空管理局（FAA）和美国国家航空航天局（NASA）的支持。主编：王元元
执行主编：胡毅华
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