冷噴涂技術(shù)再立功，美國(guó)空軍用它維修現(xiàn)役飛機(jī)，VRC Metal Systems

導(dǎo)讀：冷噴涂3D打印技術(shù)是一種利用加速氣體粒子使金屬粉末撞擊基板，形成了優(yōu)于鑄造工藝的高密度零件。這項(xiàng)工藝自問世以來，深受各國(guó)軍方喜愛，例如澳大利亞（詳情請(qǐng)參考：冷噴涂金屬3D打印備受軍方喜愛！澳大利亞陸軍延長(zhǎng)與SPEE3D合作關(guān)系）。

南極熊獲悉，位于美國(guó)埃爾斯沃思（Ellsworth）空軍基地的第28維修小組增材制造飛行隊(duì)于2021年5月對(duì)一架現(xiàn)役飛機(jī)進(jìn)行了首次修復(fù)，并使用金屬冷噴涂（動(dòng)能固結(jié)）技術(shù)修復(fù)了B-1B轟炸機(jī)機(jī)翼上方滑動(dòng)接頭，實(shí)現(xiàn)機(jī)翼輪廓內(nèi)的上下垂直運(yùn)動(dòng)。這是這項(xiàng)技術(shù)在2019年首次在美國(guó)空軍基地成功演示之后在現(xiàn)役飛機(jī)上的首次應(yīng)用。

△美國(guó)空軍維護(hù)使用冷噴涂修理現(xiàn)役飛機(jī)

第28維修小組MXG增材制造總工程師Brian James表示，在冷噴涂過程中，他們使用氦氣將粒子加速到3馬赫。通過撞擊，使6061鋁合金顆粒和基材結(jié)合。他解釋，美軍通常需要數(shù)周或數(shù)月的時(shí)間來訂購(gòu)、運(yùn)輸并拆除舊組件、安裝新部件，而現(xiàn)在使用冷噴涂技術(shù)只需數(shù)小時(shí)或數(shù)天即可完成。這能夠使空軍能夠通過增材制造技術(shù)每年節(jié)省大約200萬美元（約1296萬人民幣）。

冷噴涂的軍事應(yīng)用

第28轟炸機(jī)聯(lián)隊(duì)在2019年建立了空軍初始場(chǎng)級(jí)飛行增材制造，利用具有成本效益的新技術(shù)修復(fù)老化飛機(jī)部件。在冷噴涂修復(fù)過程中，維修人員先去除腐蝕，然后用鋁材料噴涂。之后，技術(shù)人員通過打磨，使新鋁材表面與原始表面齊平。與傳統(tǒng)維修方法相比，冷噴涂工藝節(jié)省時(shí)間并降低約98%的成本。

△VRC Raptor

在過去七年里，Ellsworth與VRC Metal Systems合作，這家公司專門從事冷噴涂機(jī)械制造、冷噴涂相關(guān)工藝工作開發(fā)和研究，以及為政府和商業(yè)應(yīng)用開發(fā)新的冷噴涂產(chǎn)品。VRC Metal Systems生產(chǎn)了兩種類型的高壓冷噴涂設(shè)備：一種是稱為Gen III的半便攜式系統(tǒng)，可安裝在維修設(shè)施的專用房間或展位中，另一種是稱為VRC Raptor的小型自給式系統(tǒng)，可在現(xiàn)場(chǎng)使用冷噴涂維修。

△GEN III

兩者都包含一個(gè)基本單元（一個(gè)發(fā)生器或焊機(jī)大小的盒子），它加熱載氣，使用專有軟件精確控制粉末進(jìn)入氣流中。然后主控制器利用一根軟管和各種不同的噴嘴，并用不同的噴霧速度和模式進(jìn)行噴涂。VRC還有一個(gè)模塊化系統(tǒng)，可以安裝在潛艇的艙口下，組裝后進(jìn)行維修，然后拆卸、移除或存放。

其他冷噴涂公司

冷噴涂技術(shù)是冷固結(jié)金屬3D打印技術(shù)類別的一部分，這一類別還包括Fabrisonic的超聲固結(jié)和MELD的摩擦固結(jié)（基于攪拌摩擦焊）制造。目前掌握冷噴涂技術(shù)的公司有：澳大利亞公司SPEE3D和Titomic，德國(guó)公司Impact Innovations，和美國(guó)公司VRC Metal Systems。另外，GEAdditive還對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的推廣做出了一定貢獻(xiàn)。隨著3D打印市場(chǎng)的擴(kuò)大，冷噴涂技術(shù)正在逐漸拓展市場(chǎng)應(yīng)用，特別是在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。

△冷噴涂工藝

參考閱讀：

1. 冷噴涂金屬3D打印備受軍方喜愛！澳大利亞陸軍延長(zhǎng)與SPEE3D合作關(guān)系
2. Cold spray restoration on active flying aircraft
3. USAF maintenance repairs active flying aircraft usingcold spray AM
4. Cold Spray Technology Allows Air Force To Quickly RepairAircraft Parts Instead Of Replacing Them
5. VRC® Raptor™ Cold Spray Systems
6. GEN III™ PORTABLE HIGH-PRESSURE COLD SPRAY SYSTEM