|
|
2015年年初其首次运用3D打印技术生产出了HTF7000发动机的一个部件，霍尼韦尔计划今年再进一步，将多个3D打印部件装入TPE331发动机。这两个型号的发动机在全球支线客机和通航飞机上运用广泛。
) D. x% O4 U! g6 I6 c3D打印在国内方兴未艾。但3D打印技术在国外已经发展多年，早期称为增材制造（Additive Manufacturing）。霍尼韦尔增材制造专家Donald Godfrey向记者介绍，目前市面上主要增材制造技术包括直接金属激光烧结、电子光束熔炼和硅砂成型等几大类型，技术指标各有不同。 E/ k" g/ o8 V$ L% H5 f; a* y
+ Q% Z+ |0 N, X m5 N/ s* q R& z
“3D打印技术的好处是提升零部件质量，大幅缩短生产和交付时间，从而节约投入成本，此外也可以减轻零部件重量。”Donald Godfrey向记者说。但他也表示，由于成本等原因，目前3D打印技术更多地用于产品设计或者测试，还无法用于大规模量产。' g0 A$ Q# q1 {, p6 P
8 Z S+ O/ R0 z
不过霍尼韦尔已经为3D打印技术画出蓝图——到2020年，40%的飞机零部件将采用3D打印技术生产。包括凤凰城和上海在内，霍尼韦尔已经在全球设立了四个3D打印技术实验室，试图提升现有3D打印技术的成熟度。
0 [; l6 t5 n3 w7 l0 y% A$ c
& N( {) a" a4 J: M* y
: i; g; Q: @# a( \' M 9 r ]# u; p* k) A' ^$ z
霍尼韦尔总部位于美国亚利桑那州凤凰城，其增材制造中心也设立在此。此前，这一业务很少对媒体开放。
$ C4 F7 m( C7 x# @* `/ j7 l, x2 a/ k( N m% A5 A8 i2 a! Y i
Donald Godfrey是霍尼韦尔事业部的研究员级工程师，在先进制造工程部负责新产品研发。记者在他的讲解下见到了使用3D打印零部件的过程，以及打印出来的样件。
4 c7 g/ E% \- X
- F% [2 c4 @+ e样件看上去并不起眼。记者拿到的样件包括一个网格状的立方体、一个等比例缩小后的发动机模型、一个横切面和一个钥匙链，长宽高都在十厘米之内。但和传统方式生产出的同一产品比较便可发现，3D打印产品重量要轻上一半左右，并且能用更少的材料和体积，达到同样的使用需求。 u6 \: u5 q9 T5 |( e+ Z/ |7 @
z: D9 }! h. _) sDonald Godfrey介绍，目前霍尼韦尔正在研究的增材制造技术分为硅砂成型（或称砂型3D打印技术）、激光烧结（DMLS）以及电子束熔炼（EBM）三类。无论采用哪种机器，其工作原理都是通过软件建模，将要打印的部件切割成无数层数字切片，在此过程中，每一层实体切片需要不断与电脑建模的数字切片对比，从而发觉偏差，进行修正。: H# V: u) j2 A% B& P
( G- @6 d$ U" Z9 u* g! _三种技术中硅砂成型较为普遍，另外两种则对材质的耐温性要求更高：激光烧结的温度在200度以上，电子束熔炼超过1900度。& ?# d" ]: y5 K; Y, ^ g- Q
- S ~& j7 U/ W) B5 \& }
霍尼韦尔是航空航天业中第一家采用电子束熔炼技术、以718镍基超合金生产零部件的企业。718镍基超合金是目前应用最为广泛的高温超合金之一。$ s+ b, l/ F2 o+ {8 [2 h) J
/ e+ K7 v( M6 p7 }/ ?7 J
“电子束熔炼技术的优势有四个方面，不需要模具，可以减少时间成本，任何金属材质都可以加工，并且能够支持各种复杂的几何结构，设计上更为灵活。”Donald Godfrey总结道。在霍尼韦尔看来，从严格意义上讲，电子束熔炼技术才是真正的3D打印技术。3 h9 d* H* T$ p j# v' H" [
/ `, Y& d0 u0 }; P8 t$ o
去年1月，霍尼韦尔首次采用电子束熔炼技术“打印”出了HTF7000发动机的管腔。这一发动机型号广泛应用于一系列中远程公务机，包括在国内较为常见的达索猎鹰、庞巴迪挑战者、湾流等机型。+ W3 c* U8 P8 d: v8 Y3 v+ s, c* s# C
; u3 m& O0 p* ?
霍尼韦尔副总裁Bob Smith对记者介绍，未来新技术运用后，有望降低50%的制造成本。成本节约是因为简化了设计程序——在新技术的帮助下，8个部件可以组合成1个部件，交付周期可以从几个月大幅缩短到几周。比如以往用传统工艺研制涡轮叶片的样件需要三年，结合3D打印技术仅需要9周。
8 \9 b$ B' h* h4 m" Y " A! [$ W- f9 K) n: G% D# p9 R$ _
Donald Godfrey表示，今年霍尼韦尔还会更进一步，年内将打印6个TPE331发动机部件。霍尼韦尔生产的这一发动机型号已经生产了上万台。3 s# s/ V& a4 R! _
# Q* A! q& ^7 I2 Y* v2 j
大规模量产尚需时日
q( A9 ^8 b7 K4 d$ } + C2 a! \' J( u/ X+ L
不过Bob Smith和Donald Godfrey等诸多霍尼韦尔人士都坦率地表示，目前3D打印技术还是用于产品原型设计和测试产品，并没有用于大批量生产。& g) z( [- m: W7 W/ O: _& O1 W
; w6 D s- |7 ]6 ]( h# `
霍尼韦尔在实践后发现，目前3D打印技术的经济效率还不足以和传统铸造技术匹敌，大多数公司3D打印的部件是按照铸造或加工的目的而设计的，使用增材制造理念设计部件的还不普及。2 O- T' H: C# w+ T5 W' n
# e$ z- @2 z% y9 F8 c从Donald Godfrey的经验来看，目前采用3D打印技术生产部件可以节省时间，但成本更高，技术更广泛地推开才能降低成本。. P% S6 ~: ]# V4 h* p
2 A5 H Y, j" b# [
此外，航空器的组装过程也较为复杂。3D打印技术还不足以代替传统的组装程序。一些3D打印技术能够支持的部件大小有限。7 ^& W3 [. a$ _; n% b3 J! a
3 G$ X* F8 }/ |* i( ^目前霍尼韦尔在凤凰城、上海、印度班加罗尔和捷克布尔诺设立了3D打印技术实验室，进一步测试现有技术的成熟度。以上海实验室为例，其3D打印技术能够打印出长宽高最大为25cm、25cm、32.5cm的部件。& [4 T! S4 g' I c" g8 _* V+ X
% Z. ^- H4 ~0 L3 C
按照霍尼韦尔提供的资料，公司计划到2020年实现40%的部件采用增材制造的理念设计，也就是40%的部件都具备采用3D打印技术生产的能力。
- F5 w$ H. Z2 P$ \" p9 R, U |
|
发表于 2016-6-4 19:09:52
