アプリケーションスポットライト：航空機キャビンの3D印刷

飛行機で飛行する場合、アームレストやトレイテーブルが3D印刷されていることに気付かないかもしれませんが、このテクノロジーをキャビンパーツに使用すると、航空会社にとってまったく新しい可能性の世界を開くことができます。

これらの可能性には、たとえば、費用効果の高いインテリアのカスタマイズや、スペアパーツの迅速な生産と配送が含まれます。

私たちは、航空機の内装に3D印刷を使用する背後にある主要な推進要因を探り、航空宇宙業界の大手企業が今日この技術をどのように適用しているかを紹介します。

このシリーズで取り上げている他のアプリケーションを見てみましょう：

熱交換器用の3D印刷

ベアリングの3Dプリント

自転車製造用の3Dプリント

デジタル歯科およびクリアアライナー製造のための3D印刷

医療用インプラントの3Dプリント

3Dプリントロケットと宇宙船製造の未来

靴製造のための3Dプリント

電子部品の3Dプリント

鉄道業界における3Dプリント

3Dプリントアイウェア

最終部品生産のための3D印刷

ブラケットの3Dプリント

タービン部品の3Dプリント

3Dプリントで高性能の油圧コンポーネントを実現する方法

3Dプリントが原子力産業のイノベーションをどのようにサポートするか

キャビンパーツに3Dプリントを採用する理由

キャビンデザインの革新

航空会社は、顧客の飛行体験を向上させる方法を常に模索しており、その中でキャビンの設計が重要な役割を果たしています。

特定の航空会社のニーズと機能に対応するカスタムインテリアを作成することは、成長傾向であり、3D印刷に最適なタスクです。

3D印刷は、個々の仕様に基づいて高価な工具を変更する必要がないため、キャビンパーツのカスタマイズの新しい可能性を解き放ちます。したがって、カスタムパーツの製造は、より高速で費用効果が高くなります。

軽量化

航空会社にとって燃料費は主要なコストの1つであるため、彼らは優れた燃料効率を備えた航空機に投資する傾向があります。しかし、従来の製造方法では、航空機部品の重量を減らす能力が限られています。

したがって、メーカーは、軽量化された部品を製造するためのより高度で代替的な方法を模索し続けています。

3D印刷は、材料の節約を可能にする最適化された部品形状を通じて軽量化を達成するためのソリューションの1つを提供します。

3D印刷を使用すると、メーカーは射出成形よりも薄い壁で、軽量の材料でキャビンパーツを構築できます。

さらに、このテクノロジーにより機能の統合が可能になりますが、コンポーネントの複数の個別のパーツを1つのユニットとして設計および印刷できるため、パーツの重量がさらに軽減されます。

航空機内装用のスペアパーツのオンデマンド3D印刷

スペアパーツの需要を予測することは困難であり、場合によっては、スペアパーツが生産されていない可能性があります。これらの要因により、航空機のアフターマーケットサービスが困難になり、サプライチェーン全体の非効率性につながります。在庫レベルが高いと航空機のダウンタイムを減らすことができますが、その結果、そのような在庫を維持するためのコストが天文学的に高くなります。

さらに、タイムリーなMROサービスを提供することはしばしば問題があります。従来の製造プロセスを使用すると、リードタイムが数か月に及ぶことが多いため、高価な材料を使用して高品質の交換部品を短時間で製造する必要があるため、製造業者はプレッシャーにさらされます。

さらに、レガシー航空機コンポーネントを修理または交換する場合、関連するツールをOEMから購入できなくなる可能性があります。

3D印刷には、オンデマンド製造による迅速な納期と在庫の削減を可能にすることで、これらの課題のいくつかを克服する大きなチャンスがあります。

3D印刷により、企業は金型などの工具を使用せずに、デジタル設計ファイルから直接部品を製造できます。これは、一部のスペアパーツ、特に廃止されたコンポーネントなどの需要の少ないパーツを3D印刷用に再設計して仮想在庫に保存できるため、倉庫のスペースを解放し、在庫コストを削減できることを意味します。

交換が必要な場合は、仮想パーツカタログからデザインを取り出して、印刷に送ることができます。

3D印刷は、少量の部品を経済的に生産できるため、企業は必要な数の部品のみを作成でき、従来の製造方法に典型的な過剰生産の問題を解決します。

キャビンパーツに3Dプリントを使用する4つの例

ベントや電気ハウジングからスペーサーパネルやアームレストまで、多くの航空機の内装部品は3D印刷の恩恵を受けることができます。以下では、OEMと航空会社がキャビンパーツのテクノロジーをどのように活用しているかを探ります。

1。エティハド航空は、3Dプリントに大きな付加価値を見出しています

アラブ首長国連邦で2番目に大きい航空会社、エティハド航空は、キャビンパーツの3Dプリントの可能性を探求した最初の航空会社の1つでした。

2017年、同社はこの地域で最初に認定された3D印刷された航空機の内装部品、プラスチック製のモニターフレームを展示し、それ以来、Etihadは3D印刷の取り組みを強化してきました。

3D印刷会社、EOSおよびBigRepとの戦略的パートナーシップは、これらの取り組みの一部です。

主要な3Dハードウェアメーカーとのコラボレーションの結果は、間もなく登場しました。昨年、エティハドは、欧州航空安全機関（EASA）から設計および製造承認を受けたアブダビに積層造形（AM）施設を開設し、EOSの粉末床融合技術を使用して航空機部品を製造しました。

Etihad AviationGroupの一部門であるEtihadEngineeringは、EOS 3Dプリンターを使用して、高品質の航空機アプリケーションおよびキャビンパーツ用のAMコンポーネントを設計、製造、および認定します。

同社は、3D印刷の使用は、単純で重要ではない部品の交換よりもはるかに進んでいると考えています。

キャビンパーツを追加生産することで、修理の最適化、軽量設計、リードタイムの​​短縮、カスタマイズの面で大きな付加価値がもたらされます。エティハドの新しい「グリーンライナー」は、たとえば、航空業界の持続可能性を促進するために設計されたボーイングとの共同プロジェクトであり、多くの3Dプリントコンポーネントが含まれていると言われています。

将来を見据えて、エティハドは3D印刷により、わずか30日で航空機を完全に改造し、アップグレードを30％高速化します。

2。 DiehlAviationの3Dプリントされたカーテンヘッダーエンクロージャー

客室と航空電子工学を専門とする航空宇宙メーカー、Diehl Aviationは、内装部品の3D印刷の別の例を紹介しました。

Diehlは、エアバスと共同で、カタール航空のエアバスA350 XWBに取り付けられた、3Dプリントされたカーテンコンフォートヘッダー（カーテンレールの上に配置され、機内でクラスを分離するエンクロージャー）を開発しました。

エンクロージャーは、以前は積層ガラス繊維の複数の層を使用して構築されており、時間とコストのかかる特殊なアルミニウム工具が必要でした。

Diehlは、12個の3D印刷された熱可塑性部品からこの部品を組み立てることができ、工具費を大幅に削減し、労働時間を節約しました。

その上、部品の手直しが少なくて済み、修理や交換のために簡単に取り外すことができるため、修理中のリードタイムがさらに短縮されます。

この作品は、伝えられるところによると、これまでに旅客機用に製造された最大の完全3Dプリント旅客機部品です。

3。ブリティッシュ・エアウェイズは、航空機の内装に3Dプリントの採用が増えると予測しています。

3D印刷のキャビン部品の取り組みのほとんどは、EMEA地域に集中しているように見えますが、ヨーロッパの航空会社は追いついてきています。

たとえば、ブリティッシュエアウェイズは、トレイテーブル、機内エンターテインメント（IFE）システム、トイレなどの必須ではないキャビンパーツから始めて、3Dプリンターを使用して航空機パーツを作成する可能性を模索しています。

これらのコンポーネントはフライトの安全な運用に影響を与えませんが、壊れた場合、顧客が利用できる座席またはトイレの数が減り、エンジニアが部品の修理または交換を待つために遅延が発生する可能性があります。

航空会社によると、3Dプリンターは、従来のコンポーネントと同じくらい強力で耐久性がありながら、はるかに短い時間枠で入手できる交換部品を製造できます。

AMを採用するもう1つの推進要因として軽量化を挙げているブリティッシュ・エアウェイズは、3D印刷により、部品の重量を最大55％削減できると述べています。小さな部品であっても、1キログラムを取り除くごとに航空機の寿命中に大量のCO2排出量が節約されるため、効果は大きくなる可能性があります。

今後、航空会社は3Dプリントが可能になると予測しています。カトラリーやシートから手荷物コンテナや航空機の窓まで、はるかに幅広いキャビンパーツ。

4。 Stratasys、SIA Engineering Company、およびAdditive Flight Solutions 3Dは、何千ものキャビンパーツを印刷します

Stratasysは、航空機のMROサービスを提供するSIA Engineering Company、および3D印刷サービスビューローであるAdditive Flight Solutionsとともに、AMを航空会社にソリューションを提供するための重要なテクノロジーと見なしています。

2018年に設立された合弁事業では、3つのパートナーがStratasys FDMテクノロジーを使用して、これまでに航空機キャビン用に5,000を超える認定部品を製造してきました。

そのような部分の1つは、乗客が誤ってボタンを押すのを防ぐためにシートコントローラーを保護するためのカバーです。他のより伝統的なプロセスよりもAMプロセスを選択する主な理由の1つは、これらのカバーの少量注文をより速く、より費用効果の高い方法で生産できることです。

別の例では、チーム3Dは、頻繁に緩む航空機のカーテンを抑えるためにクリップを印刷しました。これらのカバー/カーテンには7つの異なるデザインがあります。つまり、チームは各デザインのカーテンレールエンドカバーをカスタマイズする必要がありました。 3D印刷は、このようなレベルのカスタマイズを可能にする点で、他のテクノロジーよりもはるかに柔軟性があります。

さらに、ボーイング787の非常口用の安全レベルのキャッチを作成するために3D印刷が適用されました。この部品は、航空機が非常口を開けないようにするための重要なコンポーネントです。

作成された他の製品は、助手席の下側のサポート、3Dプリントされたカクテルトレイ、バスルーム用ホルダーでした。石鹸と消毒剤のディスペンサー。

すべての部品は、航空機内部の耐熱性や炎、煙、毒性（FST）の評価など、厳しい要件を満たしている必要があります。

チームによってすでに開発され、民間航空機にインストールされている非常に多くのアプリケーションは、航空機の内装の未来が成熟した3D印刷技術と密接に結びついていることを示しています。

キャビンパーツのAMの標準化

そうは言っても、標準化なしに航空業界で3Dプリントの未来はありません。当然のことながら、規格と認証の欠如は、航空機の客室部品にAMを使用する際の大きなボトルネックのままです。

'航空宇宙では、部品を認証できる規格、または通常は複数の規格がない場合、航空宇宙プラットフォームに配置することはできません' 、AMFGとのインタビューで、現在Oerlikonの積層造形の元主任エンジニアであるMatthewDonovanは述べています。

適切な基準が設定されていないと、航空宇宙企業は、従来の製造方法と同じ自信を持ってテクノロジーを使用できなくなります。

AM材料、プロセス、品質評価、および設計に関する業界全体の基準がないことと、限られた材料処理データにより、認証期間が長くなります。

現在、航空機用部品を製造している航空会社や企業は、部品ごとに部品を認証していますが、これは費用と時間のかかる作業です。

幸いなことに、航空機コンポーネントにAMを適用するための標準、ポリシー、およびガイドラインを開発するための強力な推進力があります。

連邦航空局（FAA）や欧州航空などの当局安全機関（EASA）は、AM業界およびASTM、SAE、ISOなどの標準開発組織と協力して、現在の標準化の課題を克服しています。

SAE Internationalが発行した、航空宇宙分野でのポリマー3D印刷の一連の仕様は、この分野における最近の進歩の1つです。

AMS7100：溶融フィラメント製造プロセスおよびAMS7101：溶融フィラメント製造用材料という名前の仕様は、プラスチックキャビン部品への3D印刷の採用を促進するために、FDMプロセス専用に開発されました。

航空機内装用の3Dプリントの未来

3D印刷は、航空会社が航空機の客室を革新の最前線に保つのに役立つ重要なテクノロジーの1つです。この技術は、スペアパーツの少量生産を可能にすることでMROの運用を改善し、キャビンパーツのカスタマイズされた設計を通じて顧客体験を向上させます。

飛行機にすでに設置されている何百もの3D印刷された内部コンポーネントは、この技術が航空宇宙産業にもたらす可能性と価値を浮き彫りにします。現在、コラボレーションと標準開発を通じて3D印刷の使用を拡大することに焦点を当て、この可能性を最大限に活用できるようにすることが重要です。