近日，航空航天制造雜志總結(jié)了金屬增材制造技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)組件制造中的應(yīng)用趨勢(shì)。
報(bào)道指出，西方航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商目前都在發(fā)力增材制造，盡管只有小部分是公開的。航空發(fā)動(dòng)機(jī)主制造商通過(guò)與設(shè)備和制造服務(wù)提供商合作，提升了飛行認(rèn)證的試驗(yàn)件數(shù)量。在發(fā)動(dòng)機(jī)公司和增材制造設(shè)備或制造服務(wù)商之間，許多戰(zhàn)略已經(jīng)在制定，以增強(qiáng)內(nèi)部的開發(fā)和工程活動(dòng)。增材制造在之前10年間似乎比纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展得更快，因?yàn)樯虡I(yè)化具備了價(jià)值，并且更順利地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有制造工藝的替代。
GE公司
高溫要求下的航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要一些特殊材料，特別適合固結(jié)冶金學(xué)，這是金屬增材制造的主要組成部分。GE增材部門的增材集成副總裁表示：“增材制造是新的革命，改變我們?cè)O(shè)計(jì)和制造更復(fù)雜產(chǎn)品的方式，使之更快、更復(fù)雜。”
盡管在特定增材制造工藝的選擇上還未有定論，但對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)金屬零件生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，在基于粉末床工藝的直接激光燒結(jié)（DMLS）和電子束熔化上已有明顯進(jìn)展，在基于送粉的激光沉積和基于填充電線的電子弧沉積方法上也有進(jìn)步。每種工藝的多樣特性意味著沒(méi)有單一的解決方案。粉末床工藝擁有高解析度和創(chuàng)造非常復(fù)雜幾何外形的能力，不過(guò)尺寸和建造速度受限。送粉和電線工藝提供不受限的建造體積和更高的沉積速度，而且具備在建造策略中集成部分制成工件能力。
GE在先進(jìn)制造能力投資中有約15億美元的收購(gòu)，包括電子束熔化機(jī)床制造商Arcam和直接金屬激光燒結(jié)設(shè)備制造商概念激光公司的大部分股份。報(bào)道最廣泛的典型是GE90發(fā)動(dòng)機(jī)的T25傳感器和LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴嘴，每臺(tái)LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)有19個(gè)燃油噴嘴，它們都不能用常規(guī)工藝制造，這些零件都已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)，預(yù)計(jì)在2020年年產(chǎn)10萬(wàn)個(gè)。
賽峰公司
通過(guò)與BeAM和Prodways集團(tuán)合作，賽峰開發(fā)的送粉激光沉積能力特別引人注目。BeAM生產(chǎn)設(shè)備支持粉末輸送速度，在熱動(dòng)力和粉末效率上有了很大改變，其開發(fā)伙伴包括發(fā)動(dòng)機(jī)激光研究所（IREPA）。賽峰增材制造副總裁表示：“我們從2014年起在系列試驗(yàn)中證明了其可行性，現(xiàn)在正在將該工藝工業(yè)化。”
羅羅公司
羅爾斯·羅伊斯一直在英國(guó)制造技術(shù)中心（MTC）內(nèi)研究使用電子化熔化制造XWB97K的前軸承葉片。在上萬(wàn)小時(shí)研究和超過(guò)4年制作數(shù)百個(gè)試驗(yàn)件后，公司認(rèn)為在電子化熔化機(jī)床使用方面的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)世界第一。羅羅公司增材制造能力中心首席制造工程師表示：“每一層的沉積都有可能讓工藝出錯(cuò)，定義熱動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的參數(shù)大約有400個(gè)，它們影響激光增材制造工藝的結(jié)果，其中超過(guò)100個(gè)都是非常重要的。有無(wú)數(shù)種方法生產(chǎn)同樣的材料，意味著要采用不同的方法完成認(rèn)證。這將讓主要客戶和供應(yīng)鏈內(nèi)的材料、制造和設(shè)計(jì)方面建立更緊密的聯(lián)系。”
他指出，工業(yè)化仍是增材制造能力面臨的挑戰(zhàn)。“每個(gè)人都對(duì)增材感到興奮，因?yàn)槟阒恍璋聪掳粹o就能得到一個(gè)很好的零件，但是它需要精加工、去除粉末、無(wú)損檢測(cè)、拋光加工、測(cè)量。我們每周都在做迭代，而且作為設(shè)備能力供應(yīng)商的一個(gè)有挑戰(zhàn)的客戶是開發(fā)過(guò)程的全部。”
針對(duì)已知類型的材料、規(guī)格和質(zhì)量，在生成拋光工件的能力上仍存在技術(shù)約束。對(duì)缺陷類型的嚴(yán)格分類和掌握情況還未成熟到生產(chǎn)能力可被稱之為“可靠”的水平。多尺度建模和真正掌握缺陷靜態(tài)分布的能力，如摻雜物、晶體錯(cuò)位、空腔、孔隙等，將在所有航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件生產(chǎn)所需的大量一次性工程工作上減少工作量鋪平道路。
增材制造的組件在任何工程和結(jié)構(gòu)制造能力的可靠演示上都已成為必須。顯然目前這些零件還只是材料、工藝和設(shè)計(jì)工程工作的冰山一角，許多還處在飛行認(rèn)證過(guò)程中，帶頭企業(yè)將這些技術(shù)轉(zhuǎn)入大規(guī)模批產(chǎn)的方式還不是那么明顯。一旦對(duì)一個(gè)特定零件的工藝得到認(rèn)證，比如GE燃油噴嘴，邁向批產(chǎn)之路就將變得簡(jiǎn)單。金屬航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件的供應(yīng)鏈應(yīng)該牢記這些，并且準(zhǔn)備好對(duì)商業(yè)和人力的規(guī)?；枨?。
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