航空发动机鏖战正酣 3D打印应用成新战场(2)

时间：2019-01-12 22:52 来源：3D帝国网作者：中国3D打印网阅读：次

澳洲航空部分机型

值得一提的是，2015年，劳斯莱斯通过与英国制造技术中心（MTC）所属的新国家増材制造中心合作，利用3D打印技术制造出了有史以来首个最大的民用航空发动机组件——Trent XWB-97发动机，该发动机亦被业界誉为“世界上最高效的民用飞机发动机”，已搭载于空客A380机型上。使用3D打印技术去制作这样一台复杂而又精良的发动机，也再一次证明了劳斯莱斯所掌握的3D打印技术已经达到世界顶尖水平。参与该项目的还有谢菲尔德大学和3D打印专家Arcam公司。Arcam公司的电子束的仪器被用于生产叶片。MTC对钛粉进行分析，结果可供在组装之前评估组件的完整性，这对于了解如何回收钛粉和如何识别工艺过程中的缺陷有重要意义。
根据劳斯莱斯官网显示，目前劳斯莱斯已将3D打印的零部件和新材料引入到了Advance3发动机的生产之中。据悉，Advance3共包含约20000个零部件，测试时长已超过100小时。报告显示，由3D打印技术和陶瓷基复合材料制成的零部件表现出了十分优异的性能。劳斯莱斯方面称：“Advance3将会开拓民用航空航空的未来。”

劳斯莱斯正在其未来的发动机项目中引入陶瓷基复合材料

美国通用电气（GE）与3D打印
与劳斯莱斯相比，美国通用在3D打印应用方面有过之而无不及。早期，通用在LENS技术的专利申请上也卓有成就。如今，通用电气航空公司运营着一个三座足球场规模的增材制造技术中心，内有90台3D打印机和300名员工。通用已为最畅销的LEAP喷气发动机等机器出货了超过25,000个3D打印零件，并带来了超过2000亿美元的订单。

GE航空集团 3D 打印的燃料喷嘴

2018年可以说是GE发动机发展史上的里程碑之年，这一年GE取得了一系列突破性进展，包括旗下公司Affinity的涡扇发动机、单轴涡轮轴发动机T901、Catalyst涡轮螺旋桨发动机和GE9X涡轮风扇发动机……在这些发动机的零件制造方面大量的应用了3D打印技术。

GE Affinity涡扇发动机

同年（2018年），GE已完成了半个世纪以来首个商用喷气式飞机专用超音速发动机和首个民用超音速发动机的初步设计。3D打印技术亦应用其中，据悉该发动机能够满足Aerion AS2的超音速飞行要求。
此外，GE宣布美国联邦航空管理局（FAA）已批准3D打印支架用于GEnx-2B发动机，该支架将取代传统制造的电动门打开系统（PDOS）支架。GEnx 发动机是GE航空生产的一款先进的双转子轴流式大涵道涡轮风扇发动机，使用于波音787、747-8及空中客车A350。将安装3D打印支架的GEnx-2B发动机使用于波音747-8机型。3D打印的PDOS支架作用是打开和关闭发动机的风扇罩门。GE表示，与传统制造方式制造的支架相比，3D打印技术将减少高达90%的材料浪费，传统支架的制造中，因金属加工而产生的材料浪费约占50%。据悉，这款3D打印支架是GE第一个获得认证的由Concept Laser 选区激光熔融设备生产的3D打印零件，也是GE航空第一次在10个月内完成一种3D打印零件的开发项目。

GE航空获得FAA 批准的3D打印支架

  3D打印技术除了在发动机零部件生产中发挥着巨大作用外，在优化和修复中更有不可替代的地位。就目前情况而言，金属3D打印技术在修复成型方面所表现出的潜力甚至高于其制造本身。
  以飞机发动机上的高性能整体涡轮叶盘零件为例，当盘上的某一叶片受损，则整个涡轮叶盘将报废，直接经济损失价值在百万之上。较之前，这种损失可能不可挽回，令人心痛，但是基于3D打印逐层制造的特点，只需将受损的叶片看作是一种特殊的基材，在受损部位进行激光立体成型，就可以回复零件形状，且性能满足使用要求，甚至是高于基材的使用性能。由于3D打印过程中的可控性，其修复带来的负面影响很有限。
  2014年，中国航材院就成功使用3D打印技术修复了RB211涡轮导向叶片和PW4000扩散机匣。这是国内首次用3D打印技术成功修复航空发动机关键件，标志中国3D打印技术获得了重大进展，中国跻身于能用3D打印技术修复航空发动机关键件的少数国家行列。
  传统制造技术适用于大批量成型产品的生产，而3D打印技术则更适合定制化和精细化结构产品的制造。将3D打印技术和传统制造技术相结合，各取所长，充分发挥各自的优势，使制造技术发挥更大的威力。3D打印应用于飞机发动机这一高精尖领域，既是对其成型工艺和终端产品性能的肯定，也在一定程度上加速3D打印由小众到大众的市场化推广。作为科技创新和工业4.0的重要组成部分，3D打印在为全领域注入新鲜元素，将科技、创新、智能制造有机结合，开创智能制造新时代。

(责任编辑：admin)

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