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根據(jù)市場觀察，多年來，漢莎技術一直在為飛機客艙生產(chǎn)塑料部件。 近日，漢莎獲準首個用于飛機的 3D 打印承重部件，這說明在機艙外使用的結構相關金屬部件也可以通過增材制造并獲準用于飛行用途。

重要的里程碑

多年來，漢莎技術航空公司和一級飛機結構制造商空客子公司 Premium AEROTEC 聯(lián)手尋找使用增材制造的方法，以更經(jīng)濟高效地生產(chǎn)備件。

這兩家德國公司最近達到了一個重要的里程碑：在漢莎航空增材制造中心開發(fā)的用于 IAE-V2500 發(fā)動機防冰系統(tǒng)的 3D 打印金屬部件已通過歐盟航空認證協(xié)會 (EASA) 的認證。據(jù)報道，這是為增材制造的承重備件頒發(fā)的第一個此類證書。

Premium AEROTEC 將在其位于德國 Varel 的工廠 3D 打印該組件。這個3D打印的鈦部件，稱為 A-Links，目前是鍛造的。九個 A-Link 連接在一起，在發(fā)動機的進氣口罩內形成一個環(huán)形熱空氣管道，以防止在飛行過程中結冰。但是，運行過程中發(fā)生的振動會導致組件在其安裝孔處磨損，并且在幾年后必須更換它們。

漢莎和Premium AEROTEC 表示，他們在 LPBF（激光粉末床熔化）3D打印機上制造的 3D 打印 A-Links 消除了鍛造零件所需的夾具和模具。此外，通過增材制造工藝降低了材料成本。

替代鍛造更進一步

鍛造的優(yōu)點是實現(xiàn)內部致密且組織比較均勻的冶金結果，性能高于壓鑄件、切削及焊接件。鋁合金鍛造的目的主要是提高金屬塑性，降低變形抗力。對于可熱處理強化的鋁合金，如硬鋁、鍛鋁（6061、7075等）和超硬鋁，淬火時效為最終的熱處理形式。

根據(jù)航空制造網(wǎng)1.，鍛造技術在航空制造領域已應用多年，主要用于制造飛機、發(fā)動機承受交變載荷和集中載荷的關鍵和重要零件。飛機上鍛件制成的零件重量約占飛機機體結構重量的20%~35%和發(fā)動機結構重量的30%~45%，是決定飛機和發(fā)動機的性能、可靠性、壽命和經(jīng)濟性的重要因素之一，鍛造技術的發(fā)展對航空制造業(yè)有著舉足輕重的作用。

高的材料利用率、較短的制造周期且能兼顧復雜的結構和很高的力學性能，又可實現(xiàn)多種材料任意復合滿足對構件各部位性能要求顯著不同的場合，對急需解決的研制任務又能快速響應，金屬3D打印技術在航空制造領域的優(yōu)點非常明顯。1.

在3D打印替代鍛造零件方面，根據(jù)3D科學谷的市場觀察，在航空航天領域，3D打印的發(fā)展出現(xiàn)了步步緊逼鍛造業(yè)的發(fā)展趨勢，Premium AEROTEC是世界上第一家為飛機連續(xù)生產(chǎn)提供由鈦合金制成的3D打印組件的組件制造商。除了漢莎和Premium AEROTEC通過LPBF（激光粉末床熔化）技術制造的發(fā)動機防冰系統(tǒng)，另外一種技術早先就以取代鍛造件的優(yōu)勢應用在了飛機零件制造商，這種技術是Norsk Titanium的快速等離子體沉積（RPD™）技術，該金屬3D打印技術加工的零件是近凈形的，后期的精加工由CNC機床加工中心完成。而Premium Aerotec工廠正在是通過Norsk Titanium的快速等離子沉積™技術進行A350 XWB飛機上的鈦合金零件的生產(chǎn)。

對于完成后期加工任務的機床來說，更少的材料去除需求也意味著更少的刀具、更少的冷卻液消耗，更快的加工時間，以及更快的設備投資回收周期。根據(jù)Norsk Titanium，當生產(chǎn)達到22公噸的航空航天級部件的時候，平均下來可節(jié)省75％的鍛壓時間和成本。

根據(jù)3D科學谷的市場觀察，Premium Aerotec通過Norsk Titanium的快速等離子沉積™技術進行A350 XWB飛機上的鈦合金零件的生產(chǎn)，Premium Aerotec在紐約州投資1.25億美元，通過十幾臺Norsk Titanium生產(chǎn)航空航天零件。

3D打印技術應用前沿

作為空客子公司，Premium Aerotec擁有了航空航天領域的金屬3D打印技術應用前沿發(fā)展的話語權，之前，Premium Aerotec還通過選區(qū)激光熔化3D打印技術生產(chǎn)A400M軍用運輸機燃油系統(tǒng)的雙壁管彎頭。

3D科學谷通過Premium Aerotec的專利發(fā)現(xiàn)，通過3D打印-增材制造工藝可以容易地形成具有復雜幾何形狀的雙壁管。如果要通過傳統(tǒng)的制造方法來制造這種雙壁管，則需要內管與外管的組裝過程，這會削弱整體結構。此外，要確保螺旋壁既連接到內壁又連接到外壁是非常困難的，并且鑄造雙壁管不僅增加成本，并增加制造雙壁管所需的步驟。

此外，通過3D打印-增材制造技術還允許以低成本制造雙壁管，因為該過程中使用的唯一材料是形成雙壁管的材料，從而節(jié)約材料。另外，由于不需要特殊的工具，因此可以進一步降低生產(chǎn)成本，并且還可以縮短生產(chǎn)交貨時間。

由于3D打印釋放了設計的自由度，可以進一步優(yōu)化設計從而盡可能少的使用材料，以減輕管道的重量，這在航空航天應用中顯然是有利的。

總體來說，雖然金屬3D打印技術在航空制造領域廣泛應用呈現(xiàn)出加速跑的發(fā)展勢頭，但還有很長的路要走，目前3D打印對小批量、形狀復雜、材料昂貴、常規(guī)方法無法加工的零件具備更加明顯的優(yōu)勢，而從中長期發(fā)展的角度來看，3D打印將在航空航天鍛件性能要求的零件制造方面占有重要的一席之地。

來源：3D科學谷