意大利航空工装专家Eligio Re Fraschini与机器人增材制造公司Caracol合作开展了一项共同资助的试点项目，旨在测试电弧增材制造（WAAM）能否切实替代复杂航空工装部件的传统制造方法。目标部件是用于碳纤维层压工艺的翼梁模具，该部件对公差要求严格、几何形状复杂，且结构性能要求苛刻。该项目并非单纯的实验性探索，而是从一开始就将可扩展性纳入考量，旨在验证一种能够推广至更大规模、投入实际生产项目的制造方案。
传统制造的局限性
长期以来，航空工装始终受制于相同的权衡取舍：减材加工导致大量材料浪费、专用工装设置导致交付周期漫长，以及研发过程中设计变更时灵活性有限。铸造虽是一种替代方案，但会引入自身的周期延误和质量风险。对于一个工装精度直接决定零件质量的行业而言，这些绝非小问题——它们会贯穿整个生产计划，产生连锁影响。
Caracol的Vipra XP平台是一款基于CMT（冷金属过渡）技术的WAAM系统，通过直接进行316L不锈钢的近净形沉积，解决了上述难题。该工艺无需专用模具，并缩小了原材料与最终几何形态之间的差距，从而大幅简化了制造流程。该系统以3.7公斤/小时的沉积速率运行，在30小时的打印时间内生产出一个重110公斤、尺寸为1000×550×85毫米的部件，随后进行CNC精加工。
该试点项目实现了其核心目标。通过近净形工艺，材料浪费大幅减少，生产时间相比传统基准也显著缩短。一个关键成果是，与传统制造方法生产的同等部件相比，该工装重量减轻了50%——这对于航空应用而言是一项性能提升，因为搬运、热循环和热压罐装载等因素都会影响工装决策。
WAAM在航空工装中的应用：一种正在成型的模式
Eligio Re Fraschini项目是Caracol有计划地将增材制造确立为航空工装（而不仅仅是结构部件）可靠替代方案的一部分。该公司正在其金属和聚合物两大平台上积累实证。在一个平行项目中，Caracol与Formes et Volumes合作，利用机器人大幅面增材制造技术和纤维增强热塑性塑料，生产了一个用于航空的大型复合材料层压模具——一个尺寸为2200×2200×600毫米的全单体结构，打印时间约19小时，与传统工装方法相比，交付周期缩短了50%，生产成本降低了30%。两种工作流程遵循相同的逻辑：增材沉积建立近净形几何结构，CNC加工使其达到最终公差，随后该部件进入实际生产环境。
更广泛的行业正朝着同一方向前进。WAAM3D在其MiniWAAM平台上展示了金属工装应用，包括一个航空框架和一个采用Ti-6Al-4V钛合金的锥形段部件，后者相比传统方法实现了95%的成本节约和40%的材料减少。这两个案例都指向同一个论点：工装历来是航空生产中最耗时、最不灵活的环节之一，而增材制造通过消除专用模具的依赖并压缩开发周期，直接解决了这一问题。
来源：中国3D打印网
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