【转载】3D打印进入飞机发动机 霍尼韦尔说这样更快更便宜

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      美国亚利桑那州凤凰城,霍尼韦尔总部增材制造技术中心,《第一财经日报》记者在一间干净而不大的生产车间,拿到了一包长宽高前会 到十厘米的小样件,包括另另一一俩个 多 等比例缩小后的发动机模型、另另一一俩个 多 网格状的立方体、另另一一俩个 多 横切面和另另一一俩个 多 钥匙链。

  哪十几只 前会 霍尼韦尔通过3D打印出来的零部件,最近几年,要怎样将3D打印技术应用于生产飞机零部件,是DonaldGodfrey时不时在从事的工作。

  DonaldGodfrey是霍尼韦尔航空航天集团研究员级工程师,就在去年,他见证了霍尼韦尔首次使用3D打印技术生产出了HTF7000发动机的另另一一俩个 多 部件,一种发动机型号广泛应用于一系列中远程公务机,包括在国内较为常见的达索猎鹰、庞巴迪挑战者、湾流等机型。今年,公司还计划将6~7个3D打印部件装到 TPE331发动机。

  尽管技术门槛非常高,但如今3D打印在航空制造业的研究后来 后来后来开使由最初的实验室阶段逐步向实际使用阶段过渡。

  降低时间成本

  霍尼韦尔航空航天集团是从2010年进入3D打印领域的。2010年6月,霍尼韦尔首次采用718镍合金3D打印了另另一一俩个 多 切向注入喷嘴(TOBI),并将其安装到了霍尼韦尔飞行试验台上。2012年1月,霍尼韦尔使用同种材料打印了旋流存在器,并在客户的飞行试验台上进行了测试。

  2015年1月,霍尼韦尔运用3D打印技术生产出了HTF7000发动机的另另一一俩个 多 部件。2016年内,公司计划将6~7个3D打印部件装到 TPE331发动机。

  看起来,3D打印飞机配件的进度固然快,对此,DonaldGodfrey对记者介绍,这是后来 建立生产粉末、存储粉末、熔化粉末及后处里工艺的“固定流程”前要相当长的时间,却说日程安排成为了主要挑战之一,却说一种日程安排还前要获得美国联邦航空管理局(FAA)、客户,以及霍尼韦尔首席工程部门与霍尼韦尔营销部门的批准。“一旦获得了哪十几只 批准,假若使用同样的机器和粉末,打印有些部件将非常很快了 了 ,事半功倍。”

  DonaldGodfrey介绍,无论使用何种机器,3D打印的工作原理前会 通过软件建模,将要打印的部件切割成无数层切片,在此过程中,每一层实体切片前要不断与电脑建模的数字切片对比,发现偏差后进行修正。

  霍尼韦尔是第一家使用电子束熔炼(EBM)技术(3D打印技术的一种),利用铬镍铁合金718一种镍基超合金生产航空航天零部件的企业。电子束熔炼技术使用的是电子束,而非被称为直接金属激光烧结(DMLS)的多次金属烧结/熔化过程中发现的激光束。

  “电子束熔炼技术的优势有十个 方面,不前要模具,都还可不可以 减少时间成本,任何金属材质都都还可不可以 加工,却说并能支持各种错综复杂的几何社会形态,设计上更为灵活。”DonaldGodfrey告诉记者,在霍尼韦尔看来,从严格意义上讲,电子束熔炼技术才是真正的3D打印技术。

  固然为宜精力研究多年,是后来 3D打印飞机配件,不仅都还可不可以 降低制造成本,还都还可不可以 缩短生产和交付时间。

  比如霍尼韦尔首次使用3D打印技术生产HTF7000镍基超合金发动机的管腔,前会 望降低60 %的制造成本。过去,通过传统工艺研制涡轮叶片的样件前要3年的时间,而后来 采用了3D打印技术则仅需短短9周,与过去相比,为整个供应链节约了70%的时间。

  “成本的节约来自于十几只 方面:一是在设计都还可不可以 否将8个不同部件编号组合成只另另一一俩个 多 部件编号;二是3D打印技术都还可不可以 帮助航空制造商减少工装模具的使用,在生产几滴 样件时,设计也都还可不可以 更加灵活,这使得生产零部件的固定投入成本大幅下降。”DonaldGodfrey对记者介绍,比如,用3D打印技术生产的燃烧室保护罩就都还可不可以 降低40%的成本。此外,通过该技术还都还可不可以 减轻零件的重量,这直接关系到飞机的燃油经济性。过去,对于大型错综复杂构件,制造商用传统工艺无法完成,就拆为十几只 部件,却说再进行组合,如今3D打印都还可不可以 实现零部件一次成型,这不仅增加了零部件的传输速度,一同也减轻了零部件的重量。此外,3D打印技术还有有助于于提升零部件质量,提高流通合格率,减少库存。

  大批量生产尚需时日

  不过,包括DonaldGodfrey在内的多位霍尼韦尔人士都对记者坦陈,目前3D打印技术还主要用于产品原型设计和样品测试,并那末用于大批量生产。

  DonaldGodfrey指出,目前采用3D打印技术生产部件都还可不可以 节省时间,但成本更高,前要技术更广泛地推开并能降低成本。此外,航空器的装配过程也较为错综复杂,3D打印技术还不足英文以代替传统的装配程序池池,有些3D打印技术并能支持的部件大小有限。

  “目前,增材制造在经济传输速度上还都还可不可以 了与更具经济型的简易铸造技术相匹敌。”DonaldGodfrey告诉记者,不过,在未来几年,霍尼韦尔等公司将后来后来开使打印而非铸造小批量但高价值的部件。“当客户所需的生产数量较低时,零部件制造的成本会很快了 了 上涨,叠加制造则是处里一种什么的问题的好最好的方式,使用打印技术生产小批量铸件,都还可不可以 节省客户的成本和时间。”

  如今,霍尼韦尔正在十个 增材制造技术中心开展3D打印飞机配件的研究,这十个 技术中心分别存在美国凤凰城、印度班加罗尔、捷克布尔诺和生国上海。其中,上海的实验室都还可不可以 打印出长宽高最大为25cm、25cm、32.5cm的部件。公司计划到2020年实现40%的部件都具备采用3D打印技术生产的能力。

  正在研究3D打印技术应用到飞机上的不却说霍尼韦尔。在去年交付的A360 采用了每段3D打印部件后,空客计划今年将把3D打印的客舱隔板装到 客舱,并计划2018年为飞机机翼装上3D打印的扰流罩。

  与高校相互相互合作也成为制造商们进行3D打印技术研究的一同模式。霍尼韦尔航空航天集团就与美国的4所大学表态了相互相互相互合作,波音、空客等民机整机制造商也都选则与大学进行相互相互合作,进行3D打印技术的研究。

  值得一提的是,中国也已参与到该技术的研究中来。比如西北工业大学就与空客表态了相互相互相互合作,一同探索3D打印技术在航空领域的应用,项目重点研究激光3D打印技术在飞机部件制造中一次打印成型、减少加工余量以及材料在成型过程中变形等什么的问题。西北工业大学蒸发技术国家重点实验室承担样件制造,空客承担样件的测量和评估工作。

来源:中国新材料网