近年來凭语,金屬增材制造逐漸發(fā)展成為制造技術(shù)領(lǐng)域新的戰(zhàn)略方向蛾绎。但由于以下幾個(gè)原因,航空航天業(yè)界一直非常謹(jǐn)慎地采用金屬增材制造技術(shù):一方面是由于認(rèn)證材料加工工藝和部件加工工藝的復(fù)雜性;另一方面是尺寸妥色,大多數(shù)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)部件對(duì)于3D打印這種增材制造工藝來說太大了搪花。
目前,已經(jīng)獲得批準(zhǔn)锉窑、可在生產(chǎn)型商用飛機(jī)上裝機(jī)應(yīng)用的部件是空客A350上由Arconic公司制造的小型托架和波音787上由Norsk公司生產(chǎn)的地板配件岛牺。
隨著GE、Arconic袁朗、Norsk涮愧、Sciaky等公司研制的增材制造機(jī)器可用性大幅提升,金屬3D打印在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍將加速擴(kuò)大巢的。
米級(jí)尺度的激光粉末床融合增材制造機(jī)
GE公司已經(jīng)將生產(chǎn)米級(jí)尺度的激光粉末床融合增材制造機(jī)的第一個(gè)測(cè)試版機(jī)器确铛,交付給一小部分客戶進(jìn)行測(cè)試。
在ATLAS項(xiàng)目(用于大尺寸部件系統(tǒng)的增材制造技術(shù))支持下嘴符,耗時(shí)9個(gè)月開發(fā)的GE增材制造機(jī)測(cè)試版巨揪,可制造最大規(guī)格為1米×1米×0.3米的大型部件。該機(jī)器由GE與德國(guó)的概念激光公司共同開發(fā)蒿荤,量產(chǎn)版將于2018年底推出涂嫡,它將具有生產(chǎn)最大規(guī)格達(dá)1米×1米×1米的大型部件。
GE公司專注于增材制造以降低其飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本禾绊,該公司利用該測(cè)試機(jī)生產(chǎn)出了符合Leap渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的燃燒器襯套抬泛。加工更大尺寸部件的增材制造機(jī)有望加速GE公司自己采用的增材制造業(yè)務(wù),在短短的5年時(shí)間里焕数,它已經(jīng)從生產(chǎn)用于Leap發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴纱昧,發(fā)展到可生產(chǎn)新型先進(jìn)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的三分之一的部件(該發(fā)動(dòng)機(jī)將在年底進(jìn)行測(cè)試),利用3D打印技術(shù)堡赔,GE公司將原先的855個(gè)零部件減少到只有12個(gè)识脆。
GE公司目前還未命名的機(jī)器可以安裝多個(gè)1千瓦的激光器,以加快部件生產(chǎn)速度善已,而且制造的結(jié)構(gòu)部件尺寸可以垂直延伸超過1米灼捂,以生產(chǎn)更大的部件。
GE公司研發(fā)的增材制造機(jī)换团,其意義在于可為公司帶來的產(chǎn)業(yè)規(guī)模悉稠。概念激光公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的具有標(biāo)準(zhǔn)組件的M1Line,可配套整個(gè)工廠艘包,而新設(shè)計(jì)的機(jī)器也具有相同的功能的猛。新設(shè)計(jì)的機(jī)器不僅具有先進(jìn)的制造工藝,還具備通過GEPredix軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器健康監(jiān)測(cè)功能想虎。
研發(fā)大型部件增材制造機(jī)
工業(yè)界目前已經(jīng)開始克服一些限制條件使得增材制造工藝和生產(chǎn)的大型部件符合行業(yè)要求卦尊。在2016年促成的3筆協(xié)議的框架下驹播,Arconic公司正在為空客制造3D打印鎳鈦高溫合金機(jī)身部件,而Norsk公司則向波音供應(yīng)增材制造鈦合金結(jié)構(gòu)部件增珠。
Arconic公司(從美鋁公司拆分而出)已經(jīng)與空客簽署協(xié)議,共同開發(fā)電子束沉積工藝捣卵,用來打印最長(zhǎng)可達(dá)到1米的結(jié)構(gòu)部件弓并。Arconic公司表示,與空客的多年合作研究協(xié)議將“推動(dòng)3D打印應(yīng)用在航空產(chǎn)品中的應(yīng)用范圍”借陕。該公司認(rèn)為远丸,電子束高速沉積更適合于大型部件,因?yàn)樗拇蛴∷俣缺燃す饧庸た?00倍册安。Arconic公司大型部件增材制造設(shè)備還有一個(gè)獨(dú)特的創(chuàng)新——將增材制造技術(shù)與傳統(tǒng)的制造技術(shù)(如機(jī)械加工)結(jié)合喜毅。在Arconic公司與空客公司的合作研究中,引入了Arconic公司的Ampliforge工藝烫奏,使用該工藝采用3D打印的部件可以通過鍛造技術(shù)增強(qiáng)機(jī)械性能苇皂。
在已經(jīng)生產(chǎn)飛機(jī)部件的增材制造工藝中,Norsk公司的MerkeIV線弧快速等離子沉積機(jī)器有可生產(chǎn)最大規(guī)格為0.9米×0.6米×0.3米的部件耙肖,而Sciaky公司的電子束增材制造(EBAM)系統(tǒng)可以生產(chǎn)最大達(dá)5.8米×1.2米×1.2米的結(jié)構(gòu)部件仰铃。目前,空客擁有一臺(tái)EBAM機(jī)授瘦。
此外醋界,通過今年Norsk公司和斯普利特航空系統(tǒng)公司之間,以及GE增材制造事業(yè)部與GKN航宇公司之間達(dá)成的相關(guān)合作協(xié)議提完,金屬3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)正在輻射航空航天產(chǎn)業(yè)鏈形纺,這將是實(shí)現(xiàn)增材制造承諾的關(guān)鍵一步。
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