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3D打印钛零件需降低成本:谁在尝试这种方法?

2017-06-03 08:58
论恒
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钛作为一种材料,其是相当昂贵的。这种坚韧的材料在航空航天制造中提供了一系列优点,包括轻量化强度和通用性,但也比铝更昂贵。由于波音公司正在努力降低787梦幻客机的成本,3D打印钛零件可能是其中的一部分。挪威3D打印公司NorskTitaniumAS满足了波音公司对3D打印件的需求。通过FAA最近批准的一个打印过程,零件制造协作可以降低梦幻客机的成本,每架飞机节省多达300万美元。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(预计1磅上天产生40磅废料),该工艺还能减少钛矿的采掘和冶金量。

Norsk钛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。这个4月,Norsk宣布将通过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。对于787Dreamliner上的碳纤维机身和机翼,钛的使用至关重要。这也是波音公司的主要竞争对手空客及其A350喷气式飞机,其中钛被广泛使用。通过NorskTitanium的快速等离子体沉积(RPD)工艺,可以降低钛零件的成本。在此过程中,钛丝被馈送到一组等离子体炬中,这些等离子炬由氩气环境保护。通过更有效率、低成本的方式,RPD允许创建与传统伪造部件一样强大的部件。波音公司与NorskTitanium紧密合作,设计和开发部件,部分原因是确保符合FAA的要求。“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。

FAA批准部件生产过程对于降低成本至关重要,因为它消除了在每个部件上获得单独机构批准的需要,这是一个每平方米数百万的过程。波音和NorskTitanium已经表示,他们的钛打印部件是第一打印结构元件,被设计为在飞行中处理机身的要求。波音公司在制造喷气发动机和太空出租车时已经使用用于航空航天应用的3D打印零件,并且也由通用电气公司制造,因为集团制造商正在金属3D打印飞机发动机燃料喷嘴。到目前为止,这项技术显示出其在航空航天工业以及其他类型制造业的潜力越来越大。

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