作為(wei) 測試項目的一部分，來自 Sogeti High Tech 的專(zhuan) 家以創紀錄的速度成功地為(wei) 客機垂直穩定翼的前翼梁開發了一種線束支架，從(cong) 初始草圖到最終成品隻用了兩(liang) 周時間。

垂直尾翼支架的一體(ti) 化設計（輕量化和高質量）

▌麵臨(lin) 的挑戰

該項目的目標是為(wei) 最新空客機型開發電纜布線支架。該支架用於(yu) 垂直穩定翼上攝像頭的供電和數據傳(chuan) 輸，使乘客能夠看到機艙外部的景象，並為(wei) 飛行員指引地麵方向。

任務麵臨(lin) 的最大挑戰是，交貨時間隻有短短的兩(liang) 周。整個(ge) 開發過程必須在此時間段內(nei) 完成：通過對零部件和當前安裝的分析，進行拓撲優(you) 化以及成品的參數設計和生產(chan) 。支架還需要使用盡可能少的支撐結構，以避免後期處理。另外，組件的規格要求集成卡入式電纜固定件、減輕重量，並符合後續航空工業(ye) 認證的嚴(yan) 格要求。

傳(chuan) 統方式生產(chan) 的組件由成型的金屬片材零部件和許多鉚釘組成，總共超過 30 個(ge) 單獨零部件。上部的插頭連接器由塑料製成，使用的材料與(yu) 支架的其他零部件不同。目標是開發一個(ge) 集成式解決(jue) 方案，包括插頭連接器在內(nei) 的單一零部件，這樣能夠大大減少構造和安裝時間。通過基於(yu) 拓撲優(you) 化的參數究來確定增材製造的減重目標。

▌解決(jue) 方案：30個(ge) 零件集成為(wei) 一個(ge) ，金屬3D打印製造

對於(yu) 這個(ge) 新組件，Sogeti High Tech 采用經過實踐驗證的開發過程，用於(yu) 設計零部件。該項目首先根據即將采用的製造過程，對現有的傳(chuan) 統方式生產(chan) 的組件進行分析，結果非常樂(le) 觀。

針對該組件的功能、材料和原來複雜的結構，金屬3D 打印技術是理想選擇。借助該技術提供的設計自由度，複雜結構可以通過單個(ge) 零件實現，這意味減輕重量的同時不影響其功能。

采用增材製造技術進行一體(ti) 化設計的尾架將零部件數量從(cong) 30 個(ge) 減少到 1 個(ge) 。

鋁合金（AlSi10Mg）是薄壁複雜結構的理想選擇。與(yu) 外部區域的接口保持不變形成了非設計空間，這意味著不需要對其進行任何更改。將定義(yi) 的負載作為(wei) 參數研究中拓撲優(you) 化的邊界條件，為(wei) 新設計提供依據。

按照慣例，將 CAE 軟件用於(yu) 拓撲優(you) 化計算；相比之下，設計結構時使用了專(zhuan) 用的解決(jue) 方案，將自由曲麵用於(yu) 重新設計。

Sogeti High Tech 獨立完成設計。為(wei) 了滿足兩(liang) 周的交付周期，EOS 使用 EOSPRINT 軟件，計算出通過拓撲優(you) 化結果計算出構建時間和優(you) 化參數。從(cong) 而以 CAE 呈現製造的零部件，同時還兼顧製造過程的可能性和局限性以及避免支撐結構。除了出色的硬件外，EOS 全麵的專(zhuan) 業(ye) 知識也為(wei) 零部件順利製造提供了保障。

▌成果：19 小時完成製造，減重30%，實現全麵定製化

通過 Sogeti 和 EOS 之間的合作，開發出針對增材製造優(you) 化的零部件，充分利用 SLM 技術所提供的設計自由度，同時兼顧其限製因素。這樣就可以將電纜布線的插頭連接器集成到設計中，對特定關(guan) 鍵區域進行局部加強，從(cong) 而優(you) 化結構。組件內(nei) 的自支撐孔隙和支柱可以穩定當前結構並將後期處理成本降至最低。

此外，3D打印可以實現按需製造，無論何時需要，都可以極快的速度生產(chan) 支架。在 EOS M 400 上以 90μm 的層厚度進行製造時隻需要 19 個(ge) 小時，而傳(chuan) 統製造則需要 70 天，這等於(yu) 生產(chan) 時間減少了 90％ 以上。

歸功於(yu) 許多單獨步驟和之前 30 個(ge) 零部件已經集成在一個(ge) 中央組件中，現在僅(jin) 需一步即可進行生產(chan) 。此外，現在也不再需要對各個(ge) 零部件進行單獨生產(chan) ，更無需庫存，這就節省了大量的費用。整個(ge) 裝配件的存儲(chu) 也非常簡單。

Sogeti 生產(chan) 和開發環節節省了大量的時間。從(cong) 初始草圖到最終組建完成的整個(ge) 過程隻需要兩(liang) 個(ge) 星期。這個(ge) 交貨時間非常驚人。同時，該設計減輕了可觀的重量。傳(chuan) 統製造的零部件重達 452 克，而增材製造的線束支架重僅(jin) 317 克 —眾(zhong) 所周知，航空工業(ye) 千方百計減輕每一克重量，以便將燃油消耗降至最低。