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从1%到25%,航空发动机将规模采用3D打印零件,3D打印发动机何时能普及

国际金属加工网 2023年05月08日

世界上最大的航空航天发动机和工程公司之一的法国赛峰集团(Safran),在Le Haillan开设的3D打印卓越中心已投入使用。出席开幕式的有赛峰集团首席执行官Olivier Andriès和法国工业部长Roland Lescure等知名人士。

△赛峰集团航空航天3D打印中心已开幕

新的航空航天3D打印中心建成

Le Haillan是法国的一个市,3D打印卓越中心于2019年前后开始动工,占地面积约1.2万平方米,它被命名为Campus Safran Additive(或叫赛峰增材制造工厂)预计将产生200多个就业岗位。

△新的3D打印中心,将加速3D打印航空航天组件的采用比例

赛峰集团在园区投资了8000万欧元(约5.56亿人民币)。工厂将配备一个粉末实验室、冶金实验室、扫描电镜、两个热处理炉、精加工设备和至少八台粉末床融合3D打印机。考虑到赛峰集团拥有renishaw、SLM Solutions和Additive Industries等设备品牌这一事实,这个投资金额似乎并不多。

△大型金属3D打印结构件,尺寸为455 x 295 x 805毫米,材料为钛合金,打印设备为SLM®800

赛峰集团表示,目前只有不到1%的产品采用3D打印组件。最终,它计划在下一代航空航天发动机引擎中采用约25%的3D打印组件。

△法国阵风战机M88发动机的3D打印进气箱支柱

传统工艺对比3D打印技术

赛峰解释,采用传统机械加工技术,一个配件通常需要十公斤的材料,才能获得一公斤的零件。铸造一个500克的零件需要两公斤的材料。相比之下,一个3D打印组件重为400克,只需要600克原材料。凭借这些优势,以及结构减轻重量、部件集成以及该技术潜在的整体优势,公司希望加快3D打印技术部署,使组织的可持续运营能力,变得更加敏捷。

为实现这一目标,赛峰集团已经为它的各个部门提供了10种合格的3D打印零部件,并积极在所有部门中推行技术的发展。到目前为止,赛峰直升机已经生产了1000多个3D打印零件,并计划继续扩大3D打印制造零件的生产能力,计划在2022年制造4000个部件,到2023年制造超过8000 个部件。这包括目前正在开发的M88发动机的五个合格部件。

赛峰集团首席执行官Olivier Andries表示:“我们做出了一个战略决定,创建这个新的卓越中心,以巩固赛峰集团在3D打印技术方面的专业知识,加速这种颠覆性技术的应用。我们将利用这项技术的优势,使我们的新产品更轻,同时提高它们的性能。这是实现我们行业尽量减少对环境影响的关键技术。我们的一些发动机中,有四分之一的部件,最终都可以3D打印制造出来。”

△赛峰集团首个3D打印燃气涡轮发动机的主要认证部件

更大的航空航天3D打印市场

赛峰集团成立于2005年,与Snecma和Sagem合并,后者是一家国防和消费电子公司。该集团目前有三个主要部门:航空航天推进,飞机设备和国防。

十多年来,赛峰集团一直在将3D打印技术应用于生产活动。赛峰集团与空中客车公司合作,为A350 3D打印钛合金液压部件。除此之外,赛峰电子和国防还集成了SOLIDWORKS 3DEXPERIENCE平台,用于产品生命周期管理。

为了制造航空零件,赛峰集团使用工业金属3D打印机,如EOSINT 270 DMLS机器和TRUMPF的TruLaser Cell 7020。全功能3D打印部件已安装在飞机和直升机发动机上,如Safran Aneto和Arrano,SLM金属3D打印的功能喷油嘴。

这家航空航天巨头还在Safran Tech拥有一个工业技能中心,研究和创新中心于2015年开业;员工接受了3D打印技术方面的培训。

△橡树岭国家实验室 (ORNL) 的多材料打印机

对比美国企业,赛峰在3D打印技术方面有些落后

如果我们看看赛峰的各种竞争对手,从发动机领域的Pratt&Whitney和GE,到太空推进领域的一系列新公司,以及在其它领域佼佼者Honeywell之类的公司,每家公司在3D打印技术方面的成就都超过了赛峰。

美国国防机构鼓励开发新的3D打印技术并鼓励美国企业使用它们。多年来,这导致波音飞机上的数以万计零件与3D打印技术有关。通用电气对3D打印的投入最为人所知,但美国其它国军事巨头,如洛克希德、雷神和诺斯罗普也在3D打印上投入了大量资金。

在美国,国防部门往往在技术创新和研发方面处于领先地位。但在欧洲,资金已被用于研究纳米打印和其它领域的新技术。由于法国缺乏对国防和太空领域的关注,这意味着美国目前在涡轮机械、火箭推进和3D打印的太空应用方面,具有明显的技术优势。未来,赛峰和欧洲国防科研机构,如果想要追赶,或许还要在8000万欧元的基础上加几个零才行。

(发动机技术)

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