霍尼韋爾公司3D打印技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

    在一個(gè)效率和速度對(duì)企業(yè)而言至關(guān)重要的世界里，縮短生產(chǎn)周期所產(chǎn)生的效果不言而喻。全球制造巨頭霍尼韋爾（Honeywell）正在借助新興的增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，是飛機(jī)零部件的生產(chǎn)比傳統(tǒng)技術(shù)更快，而且不會(huì)犧牲質(zhì)量。這一技術(shù)也被稱為3D打印，它可以實(shí)現(xiàn)高性能、輕重量飛機(jī)零部件的設(shè)計(jì)，而且使用的時(shí)間只有鑄造技術(shù)的一小部。

     傳統(tǒng)上，在制造飛機(jī)零部件時(shí)，首先要根據(jù)一個(gè)CAD文件制造出自定義的模具，然后送到鑄造車間進(jìn)行鑄造（或生產(chǎn)）。該部件往往需要幾周或者幾個(gè)月才能夠出來。而使用增材制造，廠商只需將該CAD文件直接上傳的3D打印設(shè)備中，該部件就可以在幾個(gè)小時(shí)或者幾天內(nèi)打印完成。這是一個(gè)更高效而經(jīng)濟(jì)的過程。

     除了增加效率之外，增材制造也可以加快新的和更加復(fù)雜的零部件的開發(fā)。由于該技術(shù)比當(dāng)前的制造工藝更精確，因此其應(yīng)用的可能性也就大大增加了。比如在其航空航天業(yè)務(wù)板塊，霍尼韋爾就正在將其用于一些新的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)由于其復(fù)雜程度導(dǎo)致使用傳統(tǒng)方法來制造的話會(huì)過于昂貴了。據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，霍尼韋爾的Federal Manufacturing & Technologies（FM&T）也在做這樣的事情，該公司在堪薩斯城的運(yùn)營著一個(gè)美國國家安全設(shè)施。在那里，一種被稱為拓?fù)鋬?yōu)化的新方法被用來以更有效的方式制造工具。工程師們只需輸入對(duì)某種工具的功能和物理要求，然后，計(jì)算機(jī)算法就會(huì)與3D打印機(jī)一起來創(chuàng)建出一個(gè)被優(yōu)化得比用傳統(tǒng)方法制造的更輕、更強(qiáng)的部件。雖然這些部件可能看起來有點(diǎn)奇怪，但是對(duì)于需求而言，它們?cè)跓o論是形狀還是尺寸方面都是完美的，可以在幾周，而不是幾個(gè)月內(nèi)生產(chǎn)。

    值得一提的是，盡管增材制造業(yè)迄今仍然是一個(gè)相對(duì)較新的產(chǎn)業(yè)�；裟犴f爾公司早在2010年6月就已經(jīng)將3D打印的鎳合金718部件用在了其測試飛機(jī)上，并因此成了全球首家嘗試應(yīng)用直接3D打印部件的航空制造企業(yè)。

在此之后，該公司又多次進(jìn)行了其他3D打印測試，包括2012年的發(fā)電機(jī)組零部件。在2015年1月，霍尼韋爾甚至成為了第一家使用電子束熔融（EBM）技術(shù)制造同樣的718超級(jí)合金的航空航天部件。這個(gè)部件是在一個(gè)實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)上的HTF7000發(fā)動(dòng)機(jī)管。以前是由8個(gè)不同的部件組合而成的，如今只需一個(gè)部件，而且只用了短短幾周，而不是幾個(gè)月的設(shè)計(jì)時(shí)間。

“很少有公司能夠像霍尼韋爾這樣如此深入地?fù)肀г霾闹圃��！痹摴�司增材制造工程的研究人員Don Godfrey說：“我們是首家在中國、印度、歐洲、墨西哥和美國打造3D打印實(shí)驗(yàn)室的航空航天公司，我們看到了這項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值，并將繼續(xù)研究它在飛機(jī)上的用途�！�

不過，Godfrey認(rèn)為，目前的許多3D打印技術(shù)實(shí)際上并不太適合除了實(shí)驗(yàn)室之外的其它應(yīng)用。因?yàn)榫退�看來，金�?D打印技術(shù)在成本節(jié)約方面的優(yōu)勢并不是那么明顯。盡管確實(shí)節(jié)省了大量的時(shí)間，但是相關(guān)的成本使得該技術(shù)的吸引力在很大程度上受到了限制。而且飛機(jī)裝配過程又是如此的復(fù)雜，因此傳統(tǒng)的制造工藝還不能完全被淘汰。

那么霍尼韋爾的解決方案是什么？轉(zhuǎn)向了Arcam公司的電子束熔融（EBM）3D打印技術(shù)。該技術(shù)不僅顯著減少了生產(chǎn)時(shí)間，還可使用任何類型的金屬材料，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜的幾何形狀和靈活的設(shè)計(jì)�！盎裟犴f爾正在開發(fā)這種技術(shù)以減少工裝方面的預(yù)算投入，并將其用于制造領(lǐng)域，以減少部件成本、提升質(zhì)量�！彼�說。“以前可能需要六七個(gè)星期制造的工具，現(xiàn)在只用一兩天就能3D打印完成。如果我們能夠比計(jì)劃提前三個(gè)月獲得測試鉆機(jī)所需的工具，就可以在工程進(jìn)度和項(xiàng)目成本方面節(jié)省數(shù)萬美元的成本�！�

不過，該技術(shù)也有自己的問題，其部分在于該3D打印機(jī)產(chǎn)生的高溫。“這款設(shè)備一旦運(yùn)行起來其溫度就不會(huì)低于1900華氏度，因此在能夠?qū)⒉考�從機(jī)器中取出之前，您必須花上大約8個(gè)小時(shí)的時(shí)間讓它冷卻下來——這些都需要計(jì)算到整體制造時(shí)間里。”Godfrey說。盡管激光3D打印的部件也會(huì)非常熱，但是它們處理的速度要快得多。

盡管如此，霍尼韋爾依然在向前推進(jìn)該技術(shù)。他們目前正在印度班加羅爾測試和開發(fā)的新金屬粉末——這個(gè)項(xiàng)目需要3D大多達(dá)1000個(gè)測試板來進(jìn)行測試。更重要的是，霍尼韋爾希望能夠打破現(xiàn)有材料的局限，他們已經(jīng)盯上了超過40種新型的金屬粉末。

展望未來，霍尼韋爾已將目光投向了星空。該公司除了進(jìn)一步擴(kuò)大其鎳和鋁的增材制造能力之外，還將進(jìn)一步研究將3D打印用于太空發(fā)射領(lǐng)域的零部件的制造。

來源：中國3D打印網(wǎng)
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