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等离子3D打印钛组件可大幅度节能降耗并用于航空航天

据悉,Norsk Titanium公司研发其快速等离子沉积(RPD)工艺超过10年,它可以用比相同组件少50%~75%的成本生产钛组件。其工艺涉及将室温钛6-4线缆输送到一个在氩气环境下由一对焰炬生成的等离子弧中。钛的温度升温数千度之后由机器人沉积臂作为液体进行3D打印。钛在沉积后迅速固化。组件在一个闭环工艺中层层构建,几乎不需要精加工。

打印系统是一台MERKE Ⅳ RPD机床,与一个与标准计算机数控(CNC)加工中心相似,只是一个等离子弧替代主轴。Norsk总裁兼CEO表示:“机床每年可以打印20吨钛,在生产飞行器高质量钛合金零件方面是具有颠覆性意义的。”之前,Norsk宣布通过RPD 为波音787生产3D打印结构钛组件。波音设计了组件并且在开发过程中与Norsk密切合作。为认证这些初始结构组件,波音和Norsk在2月用FAA认证交付物执行了一个刚性试验程序。Norsk是波音高沉积速度材料规范的首个供应商。

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“传统方法是用200磅的锻件生产20磅的零件。我们可以用30磅的材料生产20磅的零件。”生产200磅的坯料并加工成20磅的组件需要的准备时间是55-75周。同样的组件通过RPD和精加工构建只需要2~3小时。由于增材工艺中废料和加工能量的极大减少,Norsk宣称节省75%的成本和时间。

一架波音787中可以使用RPD工艺制造的钛组件估计有1000个。“我们认为每个零件可以节省2500美元,每架飞机就是250万美元。如果每年生产144架飞机,那就是3.6亿美元。这种节省是个变革。”Norsk还留意RPD工艺的环境影响。通过减少钛废料的数量(传统加工方法预计1磅成品产生40磅废料),该工艺还能减少钛矿的采掘和冶金量。


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