在航空航天領(lǐng)域财偶，經(jīng)常會(huì)使用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力捐下。雖然理論上內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單弧哎，主要由壓縮機(jī)梧田、燃燒室和渦輪機(jī)組成淳蔼。但在實(shí)踐中，作為飛機(jī)和火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)裁眯，這些部件必須經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和使用昂貴的材料鹉梨，實(shí)際在運(yùn)行中能夠承受高溫高壓。

燃燒室將少量空氣鼓入混合區(qū)穿稳，在這里有噴射進(jìn)來(lái)并燃燒的霧化燃油存皂。一秒鐘之內(nèi)，更多更冷的空氣流通過(guò)外襯套孔進(jìn)來(lái)逢艘，沿著腔室壁將溫度降低至與渦輪機(jī)入口匹配的水平旦袋。

燃燒室的效能如何主要依賴于它的設(shè)計(jì)、其表面粗糙度埋虹、以及其材料和機(jī)械性能吭辛。通常來(lái)說(shuō)裁愉，燃燒室襯套的制造要花5～8個(gè)月時(shí)間制造驳辖∽炀唬總而言之，可能需要超過(guò)25個(gè)環(huán)節(jié)才能組裝出每個(gè)燃燒室体咽，每個(gè)燃燒室由六個(gè)單獨(dú)的零部件組成的护狠。

每個(gè)零部件都使用很薄（0.8/1毫米厚）的耐高溫合金連續(xù)沖裁飒迅、切割成一定尺寸同蚂、熱壓和手工釬焊，然后進(jìn)行表面拋光和最后檢查泌弧。燃油噴嘴扔相、旋流器和湍流生成裝置等通常在后面的階段才焊接。這需要合格的人力去操作和安裝翻框，設(shè)置平臺(tái)和操作每個(gè)子部件厚遗。

由于受到成本和時(shí)間的限時(shí)，現(xiàn)有的制造技術(shù)所涉及的環(huán)節(jié)是有限的信粮，所以很難制造出很復(fù)雜的零部件∏埽現(xiàn)在，由于3D打印的靈活性强缘，能夠一步完成所有的制造過(guò)程督惰。天工社曾經(jīng)報(bào)道過(guò)，美國(guó)宇航局（NASA）旅掂、歐洲空間局和GE公司都已經(jīng)正式將3D打印技術(shù)用于制造高附加值的零部件赏胚，比如火箭的燃料噴嘴。還有一些私營(yíng)公司和公共研究機(jī)構(gòu)正在嘗試使用各種增材制造技術(shù)制造完整的發(fā)動(dòng)機(jī)商虐，比如冷噴技術(shù)栅哀、直接激光熔融（DLM），同時(shí)使用的是市場(chǎng)上現(xiàn)有的金屬粉末材料称龙。

在粉末床上使用選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)留拾，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室只需要45—65小時(shí)即可完成。 此外鲫尊，通過(guò)反直覺(jué)重新設(shè)計(jì)痴柔，以提高燃燒效率，可以更容易地制造和進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)模博，有可能使用定制或外界的粉末溅蓖。因其固有的高分辨率（可達(dá)0.1mm）和其低表面粗糙度（Ra<7 / 8um），SLM技術(shù)非常適合這方面的應(yīng)用攘调。相應(yīng)地電子束熔融技術(shù)的表面粗糙度就高了一點(diǎn)剥讼，其典型的Ra ≥40/ 50um壕赘。

就發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室這個(gè)案例來(lái)說(shuō)，SLM可以用來(lái)進(jìn)行測(cè)試一次性的新穎設(shè)計(jì)或制造備件用于維修乞芳。此外铐儡，基于粉末床的SLM技術(shù)也可以作為一種可靠的生產(chǎn)工藝去制造非常規(guī)或難以制造的設(shè)計(jì)。

SLM制造的零部件仍然需要進(jìn)行后處理：切割掉打印他們時(shí)使用的基材细抠、除去支撐庆葱、清洗掉粉末和表面后處理。當(dāng)然喧丛，在CAD設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮到后處理的需要胚高，以減少不必要的支撐結(jié)構(gòu)，或者在關(guān)鍵部分限制使用支撐缔直。此外抛虏，了解零部件如何才能高效運(yùn)轉(zhuǎn)是至關(guān)重要的。 例如套才，燃燒室內(nèi)壁表面粗糙度的增加可以使空氣流可更高效地冷卻外襯套迂猴。而臺(tái)架實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是比建模和仿真（需要6個(gè)月）更便宜和更快的方法，因?yàn)楫?dāng)Ra> 3 / 5um時(shí)霜旧，其空氣熱動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)是不可預(yù)知的错忱。

因此，如果需要的話挂据，就算加上表面后處理以清，比如高品質(zhì)的超聲波研磨（最終Ra<0.05um）3D打印仍然是一個(gè)時(shí)間上和經(jīng)濟(jì)上可行的解決方案。由于可以進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)崎逃，因此一個(gè)完整的燃燒室設(shè)計(jì)所需的仿真掷倔、制造模具時(shí)間（6個(gè)月）可以完全淘汰。

因此个绍，讓我們計(jì)算一下勒葱，使用SLM技術(shù)制造一個(gè)燃燒室，如果使用耐高溫鎳基合金粉末（每100公斤80—100美元）和大型SLM生產(chǎn)設(shè)備巴柿，如EOS M400（市場(chǎng)價(jià)140萬(wàn)歐元）或Concept Xline 1000R（市場(chǎng)價(jià)150萬(wàn)歐元）凛虽，氬惰性氣體（每8瓶500—1000美元），仍然要比傳統(tǒng)的制造方式便宜20～30％栓属。

綜上所述礁懂，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的制造中使用選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)要比傳統(tǒng)制造方式縮短超過(guò)5個(gè)月的生產(chǎn)周期和節(jié)省高達(dá)30%的制造成本。而這只是在制造階段周矢，在設(shè)計(jì)和原型階段使用該技術(shù)可以加快零部件設(shè)計(jì)的迭代锣石，同樣可以大幅降低成本和減少時(shí)間。

（長(zhǎng)朗科技）

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