波音公司首個(gè)3D打印造鋁制齒輪箱外殼裝機(jī)，Chinook直升機(jī)成功飛行測(cè)試

導(dǎo)讀：2021年8月9日，南極熊獲悉，航空航天制造商波音公司在國(guó)防領(lǐng)域取得了新的進(jìn)展，他們首次在一架CH-47支奴干直升機(jī)上（Chinook，一種由美國(guó)波音制造的多功能、雙引擎，雙螺旋槳的中型運(yùn)輸直升機(jī)）對(duì)一個(gè)3D打印的飛行關(guān)鍵部件進(jìn)行了飛行測(cè)試。

作為T408發(fā)動(dòng)機(jī)演示的一部分，在本次測(cè)試中我們可以看到支奴干裝備著由波音公司3D打印的鋁制齒輪箱外殼進(jìn)行飛行。據(jù)報(bào)道，這是旋翼機(jī)帶著這樣的部件飛行的首個(gè)案例，同時(shí)也為支奴干的其他3D打印技術(shù)的發(fā)展鋪平了道路。

波音公司的首席驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工程師托德-哈德說："據(jù)我們所知，這是第一次在這樣的關(guān)鍵飛行部件上使用增材制造技術(shù)。我們?cè)诓ㄒ艄�司過去幾年所做的大量工作的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可重復(fù)制造的過程，滿足了適合飛行部件的所有質(zhì)量要求。就靈活性而言，它只是為我們能做的事情開辟了一個(gè)充滿新的可能性的世界。"

△波音CH-47"支奴干"。圖片來自英國(guó)國(guó)防部

CH-47支奴干直升機(jī)

波音CH-4支努干的首次飛行可追溯到60年代初，它是一種雙引擎、串聯(lián)旋翼的重型直升機(jī)。時(shí)至今日，這款旋翼機(jī)仍是西方最重的起重直升機(jī)之一，常被用于空中突擊任務(wù)、部隊(duì)和彈藥投放以及食品和水運(yùn)輸。支奴干的平均制造成本達(dá)到了令人瞠目結(jié)舌的3500萬美元，其最高飛行速度為302公里/小時(shí)。

作為一個(gè)制造商，波音公司對(duì)其產(chǎn)品的持續(xù)投資感到自豪。特別是新的T408發(fā)動(dòng)機(jī)演示，旨在展示 "支奴干 "一套新型發(fā)動(dòng)機(jī)又將投入使用，其馬力比目前的配備多50%。更重要的是，這次飛行試驗(yàn)成功的關(guān)鍵是3D打印的鋁制齒輪箱外殼，它被證明能夠承受旋翼機(jī)飛行的高壓力。

Harder補(bǔ)充說："支奴干直升機(jī)仍然是一個(gè)充滿新挑戰(zhàn)的平臺(tái)，我們正在研究新的制造技術(shù)和其他領(lǐng)域，以使我們進(jìn)入下一個(gè)50年的飛行，并表明我們正在朝著這個(gè)方向前進(jìn)。在支奴干的制造領(lǐng)域內(nèi)有很多前沿的技術(shù)，這對(duì)我們的未來的客戶業(yè)務(wù)拓展來說是相當(dāng)有價(jià)值的"。

△3D打印的鋁制齒輪箱外殼。圖片來自波音公司

交付時(shí)間、成本和零件性能

那么，直升機(jī)的關(guān)鍵部件為什么首先要選擇3D打印呢？事實(shí)上，像國(guó)防部門這樣的重工業(yè)機(jī)構(gòu)往往因其較長(zhǎng)的交貨時(shí)間而臭名昭著，這可能使備件采購(gòu)成為軍隊(duì)的困難點(diǎn)，特別是現(xiàn)役的部件已經(jīng)過時(shí)的情況下，這種難題就會(huì)愈發(fā)突出。通過在內(nèi)部使用3D打印技術(shù)進(jìn)行終端生產(chǎn)，波音公司能夠避免傳統(tǒng)制造的漫長(zhǎng)交貨時(shí)間，同時(shí)確保將齒輪箱外殼的成本降到最低。

增材制造所賦予的設(shè)計(jì)自由度也是值得一提的，因?yàn)闇p少不必要的部件重量對(duì)于像支奴干這樣的重型運(yùn)輸工具是至關(guān)重要的。通過優(yōu)化增材制造的齒輪箱外殼，波音公司的工程師們能夠生產(chǎn)出更高性能的部件，更適合于用途。

波音增材制造副總裁Melissa Orme解釋說："AM允許在設(shè)計(jì)中發(fā)揮傳統(tǒng)方法無法實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)造力，并被用于優(yōu)化更好的航空航天產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。我們正在不斷尋找機(jī)會(huì)，在這些機(jī)會(huì)中，我們可以采用增材制造技術(shù)，通過精簡(jiǎn)車輛，減輕其重量，并提供更多的耐用性來提高產(chǎn)品性能。"

△波音公司最近的T408發(fā)動(dòng)機(jī)演示。圖片來自波音公司

僅在過去的一年里，在國(guó)防和更廣泛的航空航天領(lǐng)域，已經(jīng)有幾個(gè)3D打印飛行部件的里程碑。航空航天公司霍尼韋爾航空航天公司獲得了聯(lián)邦航空管理局（FAA）對(duì)其首個(gè)3D打印飛行關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)部件的認(rèn)證�！�4/5號(hào)軸承座”部件是達(dá)索獵鷹20G海上巡邏機(jī)上的ATF3-6渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。

在其他地方，喬治亞州特倫頓市戴德縣中學(xué)的學(xué)生最近使用他們學(xué)校的FDM 3D打印機(jī)為國(guó)際空間站生產(chǎn)可飛行的部件。這些部件是在工業(yè)級(jí)Stratasys Fortus 450mc上打印的，使用的是高性能的ULTEM長(zhǎng)絲，這種材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、耐燃、介電穩(wěn)定性好。