3D打印鈦零件需降低成本：誰在嘗試這種方法？

鈦?zhàn)鳛橐环N材料，其是相當(dāng)昂貴的。這種堅(jiān)韌的材料在航空航天制造中提供了一系列優(yōu)點(diǎn)，包括輕量化強(qiáng)度和通用性，但也比鋁更昂貴。由于波音公司正在努力降低787夢(mèng)幻客機(jī)的成本，3D打印鈦零件可能是其中的一部分。挪威3D打印公司NorskTitaniumAS滿足了波音公司對(duì)3D打印件的需求。通過FAA最近批準(zhǔn)的一個(gè)打印過程，零件制造協(xié)作可以降低夢(mèng)幻客機(jī)的成本，每架飛機(jī)節(jié)省多達(dá)300萬美元。

一架波音787中可以使用RPD工藝制造的鈦組件估計(jì)有1000個(gè)�！拔覀冋J(rèn)為每個(gè)零件可以節(jié)省2500美元，每架飛機(jī)就是250萬美元。如果每年生產(chǎn)144架飛機(jī)，那就是3.6億美元。這種節(jié)省是個(gè)變革。”Norsk還留意RPD工藝的環(huán)境影響。通過減少鈦廢料的數(shù)量(預(yù)計(jì)1磅上天產(chǎn)生40磅廢料)，該工藝還能減少鈦礦的采掘和冶金量。

Norsk鈦公司研發(fā)其快速等離子沉積(RPD)工藝超過10年，它可以用比相同組件少50%~75%的成本生產(chǎn)鈦組件。其工藝涉及將室溫鈦6-4線纜輸送到一個(gè)在氬氣環(huán)境下由一對(duì)焰炬生成的等離子弧中。鈦的溫度升溫?cái)?shù)千度之后由機(jī)器人沉積臂作為液體進(jìn)行3D打印。鈦在沉積后迅速固化。組件在一個(gè)閉環(huán)工藝中層層構(gòu)建，幾乎不需要精加工。

這個(gè)4月，Norsk宣布將通過RPD為波音787生產(chǎn)3D打印結(jié)構(gòu)鈦組件。波音設(shè)計(jì)了組件并且在開發(fā)過程中與Norsk密切合作。為認(rèn)證這些初始結(jié)構(gòu)組件，波音和Norsk在2月用FAA認(rèn)證交付物執(zhí)行了一個(gè)剛性試驗(yàn)程序。Norsk是波音高沉積速度材料規(guī)范的首個(gè)供應(yīng)商。對(duì)于787Dreamliner上的碳纖維機(jī)身和機(jī)翼，鈦的使用至關(guān)重要。這也是波音公司的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手空客及其A350噴氣式飛機(jī)，其中鈦被廣泛使用。

通過NorskTitanium的快速等離子體沉積(RPD)工藝，可以降低鈦零件的成本。在此過程中，鈦絲被饋送到一組等離子體炬中，這些等離子炬由氬氣環(huán)境保護(hù)。通過更有效率、低成本的方式，RPD允許創(chuàng)建與傳統(tǒng)偽造部件一樣強(qiáng)大的部件。波音公司與NorskTitanium緊密合作，設(shè)計(jì)和開發(fā)部件，部分原因是確保符合FAA的要求�！皞鹘y(tǒng)方法是用200磅的鍛件生產(chǎn)20磅的零件。

我們可以用30磅的材料生產(chǎn)20磅的零件。”生產(chǎn)200磅的坯料并加工成20磅的組件需要的準(zhǔn)備時(shí)間是55-75周。同樣的組件通過RPD和精加工構(gòu)建只需要2-3小時(shí)。由于增材工藝中廢料和加工能量的極大減少，Norsk宣稱節(jié)省75%的成本和時(shí)間。

FAA批準(zhǔn)部件生產(chǎn)過程對(duì)于降低成本至關(guān)重要，因?yàn)樗�消除了在每個(gè)部件上獲得單獨(dú)機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的需要，這是一個(gè)每平方米數(shù)百萬的過程。波音和NorskTitanium已經(jīng)表示，他們的鈦打印部件是第一打印結(jié)構(gòu)元件，被設(shè)計(jì)為在飛行中處理機(jī)身的要求。波音公司在制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和太空出租車時(shí)已經(jīng)使用用于航空航天應(yīng)用的3D打印零件，并且也由通用電氣公司制造，因?yàn)榧瘓F(tuán)制造商正在金屬3D打印飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴嘴。到目前為止，這項(xiàng)技術(shù)顯示出其在航空航天工業(yè)以及其他類型制造業(yè)的潛力越來越大。

來源：長(zhǎng)江有色金屬網(wǎng)  
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3D打印金屬材料之鈦及鈦合金材料