DLR关注飞机制造的可持续性和能源使用效率

　　作为欧盟“SUSTAINair”项目的一部分，德国宇航中心（DLR）的研究人员已经在制造飞机时着重于可持续性和能源使用效率。该项目的目标是在循环经济方法意义上确定并开发解决方案，以提高飞机的资源使用效率。同时，将在飞机的整个生命周期中减少浪费和材料成本。
　　在经典的飞机结构中，常使用铝制部件与金属铆钉相连。这种方法是耐用的，但是会导致飞机有较高的总重量。新飞机的设计和概念依赖于轻质复合材料，尤其是纤维增强塑料。这些纤维复合材料不仅更轻，而且在柔韧性方面也具有非常好的材料性能。此外，还可以考虑使用可再生材料。
　　飞机中不同材料（尤其是塑料和金属）的安全和长久连接问题是一个挑战。完工的飞机需在以后数十年内安全地载运乘客，并且始终会受到振动和其他机械负载以及极端温差的影响。为此，DLR材料研究所的科学家正在开发和测试不同连接技术的组合。金属组件（钛和铝合金）的表面被激光在纳米级进行粗糙化处理，以达到与纤维增强塑料的最佳粘合。此外，借助增材制造工艺（3D打印）可以制造宏观结构，来确保两种材料之间的额外机械连接，比如金属板上的小销钉，从而起到双保险的作用。通过继续研究这种连接技术的强度，可以在将来更精确地定义安全裕度，从而有助于进一步减轻重量。
　　在航空航天业中重要性迅速增长的另一种制造技术是“选择性激光熔化”（LPBF），即众所周知的金属部件3D激光打印。这是一种附加工艺，其中将金属合金以粉末形式涂覆在平板中，然后以精确的精度用激光焊接成层。这样可以用来生产拥有非常复杂几何形状的部件，例如涡轮压缩机的叶片。另一个优点是该技术还可以经济地单个或小批量生产零件。相比之下，像从金属块中铣削零件之类的常规制造过程会产生大量废弃物，这些废弃物很难或者根本无法进行回收和再利用。
　　3D打印的钛粉通常用于高强度结构，基本上可以重新加工和再利用。然而，在加工过程中，必须注意颗粒结构的均匀性，并且必须避免钛由于氧化而变脆。避免粉末材料氧化的关键在于激光打印机中的防潮和气密性。根据当前规范，用于航空航天应用的钛粉必须是全新的。 （杨佳会）