看GE如何用3D打印改變飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)的面貌

GE于2013年8月完成了對(duì)航空航天業(yè)務(wù)服務(wù)商Avio的收購(gòu), 該公司是意大利領(lǐng)先的民用與軍用航空零部件和系統(tǒng)的供應(yīng)商。收購(gòu)價(jià)格為43億美元，不包括Avio公司的太空業(yè)務(wù)單元。Avio的航空業(yè)務(wù)之后更名為Avio Aero,成為GE航空業(yè)務(wù)體系中的一員。

通過收購(gòu)增強(qiáng)了GE在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、低壓渦輪機(jī)、燃燒技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)方面的實(shí)力。Avio Aero 是通過EMB 和粉末床金屬3D打印技術(shù)制造航空零部件的領(lǐng)導(dǎo)者，尤其在3D的打印渦輪葉片方面積累大量經(jīng)驗(yàn)，2015年12月Avio Aero一次性購(gòu)買了10臺(tái)Arcam 的EBM 3D打印設(shè)備，用于渦輪葉片的生產(chǎn)。此外，Avio Aero公司還研發(fā)適合增材制造的粉末材料。

GE集團(tuán)旗下可打印的材料范圍從簡(jiǎn)單的塑料到復(fù)雜的先進(jìn)高溫合金系列。例如，Auburn工廠的直接金屬激光熔化（DMLM）技術(shù)用來制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴。每層金屬粉末的厚度在20到80微米之間，比人的頭發(fā)絲還薄，而1英寸厚的材料可能會(huì)被分為多達(dá)1250層來打印。帶有這種工藝制造出來的燃油噴嘴的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)在歐洲和亞洲往返運(yùn)送乘客。

卡梅里工廠是特殊的，主要使用20臺(tái)Arcam設(shè)備。通過電子束融化鋁鈦（TiAl）合金，這比鎳基合金輕百分之五十。此外，工廠還嘗試打印GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片。

Arcam機(jī)器使用電子槍加速光束直到它比目前用于打印金屬零件的激光強(qiáng)大好幾倍。因此，卡梅里工廠可以打印相當(dāng)于激光技術(shù)下的四倍層厚，打印速度如此之快，在鈦鋁合金產(chǎn)品的制造方面，幾乎可以與傳統(tǒng)鑄造競(jìng)爭(zhēng)。

GE航空公司總裁兼首席執(zhí)行官David Joyce認(rèn)為，卡梅里工廠已經(jīng)幫助GE了解增材制造的可能性，在同一臺(tái)機(jī)器上工作小組可以改變?nèi)~片零件的形狀，并同時(shí)打印不同的葉片，這帶來了極大的制造自由。

但3D打印只是增材制造過程中的第一步，一旦渦輪葉片在卡梅里被打印出來，這些葉片將南下到波米利亞諾阿爾科，來到坐落在維蘇威火山腳下的Naples的一個(gè)工業(yè)區(qū)。

今天，這里也是通用航空公司的“卓越中心”之一。在這里，工程師正在測(cè)試完成3D打印零件的最佳和最快的方式。包括卡梅里制造的葉片將被安裝到先進(jìn)的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)部件（ATP-advanced turboprop engine）里面。增材制造使設(shè)計(jì)者能夠?qū)⒋蠹s800個(gè)零件整合成十幾個(gè)部件�？偟膩碚f，大約35%的發(fā)動(dòng)機(jī)將被打印出來。復(fù)雜性的降低將有助于減少高達(dá)百分之二十的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒，并降低飛機(jī)重量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大約百分之十的功率提升，并有助于加快生產(chǎn)。

卡梅里不僅僅開發(fā)新一代的增材制造技術(shù)應(yīng)用，也在培養(yǎng)下一代的科學(xué)家。位于意大利北部城市中心的都靈理工大學(xué)為這家工廠輸送了大量的人才。這所大學(xué)不僅僅幫助卡梅里工廠掌握電子束技術(shù)，該校也將在都靈校區(qū)開設(shè)一個(gè)新的研究實(shí)驗(yàn)室，專注于增材制造和測(cè)試新材料。

除了卡梅里工廠，GE在意大利的增材制造版圖令人嘆為觀止。2013年GE石油天然氣部門在意大利佛羅倫薩工廠開設(shè)了增材制造實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室中安裝了粉末床金屬3D打印和設(shè)備，用于制造葉輪機(jī)零部件和先進(jìn)合金零部件。2016年5月，GE還在其位于意大利塔拉莫納的石油天然氣工廠開設(shè)了一條增材制造零部件生產(chǎn)線。 該生產(chǎn)線的主要任務(wù)是通過以激光為基礎(chǔ)的增材制造技術(shù)制造燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室。

來源：3D科學(xué)谷
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