多年以來,航天航天制造商最先將各種增材制造(AM)方法用于原型制造,在技術的相互促進中,他們也3D打印各種工具,最近,甚至開始將其用于終端部件的大規模制造。
GE在收購兩家金屬3D打印制造商并組建GE增材公司后,大大地提高了它的行業地位。但是GE不是唯一將3D打印部件帶上天空的航空公司,另外還有持續保持著領先地位的波音,從2003年開始,波音的飛機上就搭載了3D打印部件。
作為3D打印領域的一個主導角色,波音對目前如何將增材制造用于航空航天以及未來行業中有著深刻的洞悉。近日,波音的結構與材料、企業運營和技術主管Leo Christodoulou與媒體進行了對話,主要談及波音對3D打印應用于航空航天的一些見解。
回到2003年
作為美國聯邦政府的兩個承包商之一,繼洛克馬丁之后,波音在2015年獲得了160億多美元的政府資金,波音與聯邦政府的聯系如此緊密,作為一個航空航天制造商歷史性地參與了美國國防部的一些主要項目。
比方說,2003年,波音作為美國一個空軍研究實驗室的一部分,為F-15戰斗機上一個金屬3D打印部件獲取認證和飛行上做了很多的努力。這個項目設立的原因是F-15戰斗機當時需要一個替換部件,但是工具的交貨時間太長了,而且為了減少鋁的腐蝕疲勞,這個部件是用鈦制造而非鋁鍛造。
為了制造這個鈦金屬部件,當時波音使用的是一種激光粉末飼料沉積過程——定向能量沉積(DED)的一種形式,這個部件成為了歷史上第一個獲得軍用飛機飛行資格的3D打印部件。14年過去了,如今波音已經在各類型的飛機上擁有超過50,000個的3D打印部件。
2017年重溫DED技術
就像是要重溫過去,波音正再次轉向用DED技術生產787夢幻客機的結構組件。挪威鈦公司及其快速等離子體沉積技術成為了波音的合作對象,這家公司很可能3D打印出飛機上首個鈦金屬結構組件。
波音和挪威鈦的合作關系始于2016年,為了測試挪威鈦生產的部件是否能滿足波音的需求,然后再探究它們能否能滿足聯邦航空管理局(FAA)的一些程序要求。兩家公司預計,今年相關的材料屬性和制造將獲得FAA批準。
DED在復雜幾何形狀制造上不如選擇性激光熔化,但是,通過3D打印出近凈型的部件,再通過機加工出最終的形狀,很有可能加速制作周期,減少材料浪費,降低成本。
Christodoulou解釋道:“有些技術可以制造出更復雜的物體,即使像DED這樣的技術能做的也是有限的,但這些技術都是物有所值的。如果你有一種昂貴的材料,比如鈦,你可以減少切削的部分,減少成本,性價比會高很多。即便這項技術并不具有這么高的性價比,但至少你無需購入所有的材料,然后再因為切削的原因而被浪費掉。”
這在波音787夢幻客機就體現出來了。借助挪威鈦的等離子體沉積技術,波音預計節約兩百到三百萬美元的成本。