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逆向工程技术在SR22飞机发动机支撑座修复中的应用

参赛方向: 3D设计与3D打印

参赛赛区: 天津赛区

参赛组别: 教师组

参赛院校: 天津中德应用技术大学

参赛院系: 航空航天学院

参赛教师: 傅雅宁,王思惠,刘金利

项目简介


此项目源于我校飞行器制造工程专业飞机维修课程中的“飞机发动机拆装”项目,本项目中的样例工件即为在该项目实践中拆卸下来的SR22固定翼飞机的受损部件;发动机支撑座。该零件被拆下后发现因事故造成其整体断裂破损,且其用于联接固定用的螺纹孔部位出现多处裂纹,想通过外购新件更换的方式进行飞机维修,但该零件早已停产;查询该机型飞机维修手册图纸发现该零件缺少相应图纸。鉴于以上情况,经反复讨论后,决定采取逆向建模、增材制造的方式加工新零件。经预装调试,反复修型、结构优化与实验测试后,最终确定了支撑座模型,在保证产品良好安全性的前提下,大大缩短了航空零件修复制造周期,降低了制造成本。本项目的研究与实施进一步验证了逆向工程技术和3D打印技术在航空维修方面的可行性及安全性,破损航空零部件检测和修复具有重大的现实意义,同时为航空维修教学开启了一个很好的教学方向。




项目详情

      基于逆向工程技术,根据受损零件大小及精度要求确定测量方式,采用非接触测量方式的三维结构光扫描仪VTop300TS对破损零件进行了数据的采集,利用Geomagic Wrap、Gemagic DX和Geomagic Control等软件完成点云的分析处理、破损零件三维数字模型的生成、破损零件三维数字模型和完好产品的三维数字模型品的模型对比;在Solidworks软件中完成了该支撑座的结构优化及力学计算,最终利用3D打印增材制造设备3DSystem快速成型制造了SR22固定翼飞机发动机支撑座,经调试装配能够满足工装要求,在缺少相关图纸和有效资料的情况下完成了受损零件的修复及再制造。

难点创新

创新点:将逆向工程技术、3D打印技术、结构优化技术结合应用于飞行器工程专业的航空维修课程中,该项目的设计构思在于针对航空领域零部件检测的特殊要求,在不影响表面精度及涂层的情况下,综合利用非接触扫描方式实现无损检测,并在缺少图纸和相关资料的情况下对受损零件进行数据检测、CAD模型重构及修复再造,利用这一典型案例让学生了解当今飞机维修中的采用方法和技术手段,并能参与到飞机零部件修复的全过程。

难点:受本校目前的实验条件所限,还未配置工业级激光烧结金属打印机,因此打印的模型使用了现有PLA材料和设备,零件结构和装配要求尚可进行试验测试,但是对于结构的强度测试无法进行,仅进行了理论验证。


成果成效

       逆向技术在SR22固定翼飞机发动机支撑座修复中得到了验证,证明了该技术在飞机修理中的可行性和准确性,对提高航空修理效率起到了不小的作用。但因设备数量和数据采样限制,飞机零部件修补与模型再建方法还需进一步挖掘,以此作为未来企业发展的重要支撑。使产品研制周期缩短40%以上,从而极大地提高了生产率。逆向工程的实际应用为许多企业的发展带来了生机,进而为创新设计和各种新产品开发奠定了良好基础。

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