飛機發動機中有大量復雜的薄壁結構，這些復雜結構的使用減輕了發動機零部件的重量，有利于提高發動機的推重比，但同時也給制造技術帶來了更大挑戰。我們知道，制造復雜結構零部件是3D打印技術的一大優勢，3D打印技術是否能夠為飛機發動機復雜薄壁零件的制造創造一定的價值呢？讓我們從INTECH DMLS公司通過金屬3D打印 技術直接制造飛機發動機燃燒室機匣的應用案例中尋找一些啟發。
從設計、打印、后處理到焊接的完整制造工藝
INTECH DMLS成立于2012年，是印度一家提供金屬3D打印服務的公司，其創始團隊在成立INTECH DMLS之前，已在鑄造和機械加工領域積累了25年以上的經驗，這些經驗也被融合在了INTECH DMLS公司所提供的服務之中,INTECH DMLS公司所提供的服務包括金屬零部件的3D打印，以及創造性的產品設計、分析、機加工、后處理和質量檢測。
圖片來源：INTECH DMLS
INTECH DMLS通過選擇性激光熔化3D打印技術，為客戶制造傳統制造工藝難加工的復雜結構金屬零部件、輕量化零部件。INTECH DMLS為印度斯坦航空公司(HAL)所交付的25KN發動機燃燒室機匣正是一種復雜的薄壁零部件，首個3D打印燃燒室機匣在14個月之前已交付給印度斯坦航空，在過去1年時間中該零部件已通過了用戶的性能測試，目前第二個3D打印機匣正在制造中。
圖片來源：INTECH DMLS
25KN發動機燃燒室機匣的制造材料為鎳基高溫合金，此類零部件不僅具有大型復雜結構，而且對結構完整性要求高。在使用傳統制造技術加工此類零件時存在眾多難點，例如：零件壁厚較薄，加工時容易變形及產生讓刀現象， 難以保證加工精度；在加工時需要將毛坯中的大部分材料作為切削余量加以去除，切削加工量大；由于材料導熱性較差，在切削加工中切削溫度高，加工硬化現象嚴重，刀具磨損嚴重等。
這些難點使發動機燃燒室機匣的制造周期長，制造成本高，INTECH DMLS公司表示傳統工藝制造該零部件的周期為18-24個月，而Intech DMLS研發和制造燃燒室機匣的周期為3-4個月,使用的制造工藝包括鎳基高溫合金機匣的3D打印、熱處理、機加工、表面處理，以及對5個獨立3D打印部件的激光焊接工藝。
圖片來源：INTECH DMLS
除了制造工藝，3D打印燃燒室機匣與傳統制造方式制造的機匣在設計思路上也有所區別，3D打印燃燒室機匣由5 個3D打印的部件激光焊接而成，而傳統方式制造的機匣所擁有的部件數量則更多。產品設計思路的轉變對于用戶來說是一個不小的挑戰，INTECH DMLS公司的設計團隊與印度斯坦航空共同承擔了3D打印燃燒室機匣的設計任務，在產品設計時采用了為增材制造而設計（DFAM:Design for Addictive Manufacturing）的思路。
INTECH DMLS公司的團隊將在制造第二個發動機燃燒室機匣的過程中繼續優化產品設計。INTECH DMLS已得到了國際航空航天質量管理體系標準 AS9100 C的認證，未來他們將使用金屬3D打印技術開發更多的航空發動機零部件。
通過市場研究了解到，3D打印技術在此類發動機薄壁零部件制造中的應用還包括通過3D打印的熔模進行機匣的精密鑄造，此外華南理工大學還提出了通過金屬3D打印技術成型復雜形狀的薄壁零件，然后通過鑄造方法向薄壁零件填充澆鑄材料，澆鑄材料的熔點低于薄壁零件的熔點，冷卻后成型復雜實體零件的方法。最終這些3D打印技術能為航空發動機制造創造怎樣的價值，讓我們保持關注。
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