可用于維修飛機(jī)渦輪機(jī)的神器——Optomec LENS工藝金屬3D打印系統(tǒng)

2021年10月18日，南極熊獲悉，工業(yè)3D打印機(jī)制造商Optomec已將一套價(jià)值100萬美元的LENS定向能量沉積（DED）系統(tǒng)出售給一個(gè)長(zhǎng)期的航空客戶。雖然該客戶沒有透露姓名，但外界認(rèn)為它購(gòu)買該系統(tǒng)是出于優(yōu)化渦輪機(jī)的生產(chǎn)成本和飛行準(zhǔn)備的目的，提高其在飛機(jī)維護(hù)、修理和大修（MRO）市場(chǎng)的地位。

Optomec公司的JamieHanson說："使用Optomec公司的AM工藝修復(fù)渦輪機(jī)部件，確實(shí)有三個(gè)優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于手工修理，它可以節(jié)省時(shí)間和成本。其次，它需要的熱量輸入少得多，所以基礎(chǔ)金屬零件受維修的影響小得多。最后，由于自適應(yīng)AM工藝增加了較少的修復(fù)金屬，下游的加工成本就會(huì)大大降低"。

△一臺(tái)正在MRO設(shè)施中進(jìn)行大修的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。照片來自O(shè)ptomec公司

Optomec公司的LENS技術(shù)

Optomec公司位于新墨西哥州，專門生產(chǎn)DED和氣溶膠噴射打�。ˋJP）3D打印機(jī)，前者被證明特別善于解決飛機(jī)MRO應(yīng)用。從本質(zhì)上講，他們公司的LENS方法的工作原理是將金屬粉末吹過一個(gè)噴嘴，然后用激光陣列將其熔化成零件，這個(gè)過程非常適合在現(xiàn)有的保形表面上添加材料。

在過去的幾年里，Optomec已經(jīng)升級(jí)了技術(shù)能力，首先推出了LENS CS 600和CS 800，然后是CS250和高產(chǎn)量的HC-TBR 3D打印機(jī)。該公司還提高了系統(tǒng)的靈活性，為L(zhǎng)ENS機(jī)器引入了銅材料打印的兼容性和鋁的3D打印技術(shù)，并在2020年為其Huffman單元推出了機(jī)器人自動(dòng)化。

實(shí)際上，這些改進(jìn)使Optomec系統(tǒng)對(duì)那些尋求進(jìn)入大批量渦輪機(jī)葉片維修領(lǐng)域的人來說更具吸引力，而且它們后來還發(fā)現(xiàn)LENS技術(shù)可以在國(guó)防上可以得到廣泛應(yīng)用。僅在過去的12個(gè)月里，該公司就與美國(guó)空軍簽訂了合同，以確定噴氣式渦輪機(jī)的打印參數(shù)，并開發(fā)出大批量的發(fā)動(dòng)機(jī)MRO 3D打印機(jī)。

為了突出采用LENS的潛在成本節(jié)約，Optomec公司還在去年6月推出了一個(gè)投資回報(bào)率（ROI）評(píng)估工具。據(jù)稱，該成本計(jì)算器能夠?yàn)閷で笤谌細(xì)廨啓C(jī)MRO中改用DED的個(gè)人客戶評(píng)估自動(dòng)化激光熔覆設(shè)備的盈利能力。

△Optomec的LENS技術(shù)能夠在現(xiàn)有零件上沉積額外的材料，使其成為航空航天MRO的理想選擇。照片來自O(shè)ptomec公司。

優(yōu)化渦輪機(jī)維修

由于可能與NDA有關(guān)的原因，Optomec公司沒有透露最新買家的名字，但它將該客戶描述為一個(gè) "領(lǐng)先的供應(yīng)商"，其在航空MRO市場(chǎng)的價(jià)值為370億美元。據(jù)了解，該客戶也是Optomec系統(tǒng)的現(xiàn)有采用者，它已經(jīng)使用了五臺(tái)以上的3D打印機(jī)來維修飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)中的渦輪機(jī)部件。

據(jù)Optomec公司稱，客戶計(jì)劃采用他們技術(shù)的自適應(yīng)軟件和即時(shí)激光功率調(diào)整功能，為磨損的發(fā)動(dòng)機(jī)部件提供精確金屬增材維修�？蛻暨@樣做的目的是將渦輪機(jī)恢復(fù)到其原始制造商規(guī)定的規(guī)格，同時(shí)減少對(duì)打印在上面的金屬特性的干擾，提高終端部件的質(zhì)量。

我們還相信，此舉將使這家航空供應(yīng)商將兩個(gè)手動(dòng)渦輪機(jī)維修過程合并為一個(gè)自動(dòng)程序，從而降低其發(fā)動(dòng)機(jī)大修成本。Optomec公司的系統(tǒng)每年能夠修復(fù)數(shù)以萬計(jì)的渦輪機(jī)，它的MRO裝置總數(shù)達(dá)到100個(gè)，它說這些機(jī)器現(xiàn)在是 "燃?xì)鉁u輪機(jī)行業(yè)的黃金標(biāo)準(zhǔn)"。

△阿提哈德工程公司的3D打印MRO設(shè)施。照片來自阿提哈德工程公司。

AM應(yīng)用在飛機(jī)MRO中的飛速發(fā)展

3D打印在自動(dòng)化、加速和擴(kuò)大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件的維修方面的潛力愈發(fā)受到重視，我們也看到該技術(shù)被越來越多地部署在專用設(shè)施的MRO中。早在2019年，阿提哈德工程公司曾與EOS和BigRep合作，開設(shè)了一個(gè)新的阿布扎比3D打印綜合體，旨在減少母公司阿提哈德航空公司飛機(jī)的航空器停機(jī)時(shí)間。

幾個(gè)月前，柯林斯航空航天系統(tǒng)公司公布了類似的計(jì)劃，在新加坡建立一個(gè)航空航天創(chuàng)新中心。該中心于2020年2月正式開放，是柯林斯公司在美國(guó)以外的首個(gè)此類設(shè)施，據(jù)說擁有創(chuàng)建原型零件和工具以及為客戶MRO提供 "原始設(shè)備"所需的3D打印能力。

根據(jù)Optomec最近的一項(xiàng)研究，自動(dòng)金屬3D打印可以為L(zhǎng)ENS的采用者提供180%的投資回報(bào)率，這樣的自動(dòng)覆層在燃?xì)廨啓C(jī)維修方面也具有很大的潛力。該報(bào)告由激光加工專家Terry VanderWert發(fā)表，使用了一系列的質(zhì)量、成本和深入的投資回報(bào)率比較，并最終得出結(jié)論：DED比手動(dòng)葉片和葉片維修更具成本效益。