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根據(jù)市場(chǎng)觀察，多年來，漢莎技術(shù)一直在為飛機(jī)客艙生產(chǎn)塑料部件。 近日，漢莎獲準(zhǔn)首個(gè)用于飛機(jī)的 3D 打印承重部件，這說明在機(jī)艙外使用的結(jié)構(gòu)相關(guān)金屬部件也可以通過增材制造并獲準(zhǔn)用于飛行用途。

重要的里程碑

多年來，漢莎技術(shù)航空公司和一級(jí)飛機(jī)結(jié)構(gòu)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(jì)高效地生產(chǎn)備件。

這兩家德國(guó)公司最近達(dá)到了一個(gè)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(dòng)機(jī)防冰系統(tǒng)的 3D 打印金屬部件已通過歐盟航空認(rèn)證協(xié)會(huì) (EASA) 的認(rèn)證。據(jù)報(bào)道，這是為增材制造的承重備件頒發(fā)的第一個(gè)此類證書。

Premium AEROTEC 將在其位于德國(guó) Varel 的工廠 3D 打印該組件。這個(gè)3D打印的鈦部件，稱為 A-Links，目前是鍛造的。九個(gè) A-Link 連接在一起，在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口罩內(nèi)形成一個(gè)環(huán)形熱空氣管道，以防止在飛行過程中結(jié)冰。但是，運(yùn)行過程中發(fā)生的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)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?cè)?nbsp;LPBF（激光粉末床熔化）3D打印機(jī)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(jìn)一步

鍛造的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)內(nèi)部致密且組織比較均勻的冶金結(jié)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(duì)于可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，如硬鋁、鍛鋁（6061、7075等）和超硬鋁，淬火時(shí)效為最終的熱處理形式。

根據(jù)航空制造網(wǎng)1.，鍛造技術(shù)在航空制造領(lǐng)域已應(yīng)用多年，主要用于制造飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)承受交變載荷和集中載荷的關(guān)鍵和重要零件。飛機(jī)上鍛件制成的零件重量約占飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的20%~35%和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)重量的30%~45%，是決定飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、可靠性、壽命和經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一，鍛造技術(shù)的發(fā)展對(duì)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)和很高的力學(xué)性能，又可實(shí)現(xiàn)多種材料任意復(fù)合滿足對(duì)構(gòu)件各部位性能要求顯著不同的場(chǎng)合，對(duì)急需解決的研制任務(wù)又能快速響應(yīng)，金屬3D打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)非常明顯。1.

在3D打印替代鍛造零件方面，根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，在航空航天領(lǐng)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(shì)，Premium AEROTEC是世界上第一家為飛機(jī)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(shù)制造的發(fā)動(dòng)機(jī)防冰系統(tǒng)，另外一種技術(shù)早先就以取代鍛造件的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用在了飛機(jī)零件制造商，這種技術(shù)是Norsk Titanium的快速等離子體沉積（RPD™）技術(shù)，該金屬3D打印技術(shù)加工的零件是近凈形的，后期的精加工由CNC機(jī)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(shù)進(jìn)行A350 XWB飛機(jī)上的鈦合金零件的生產(chǎn)。

對(duì)于完成后期加工任務(wù)的機(jī)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(shí)間，以及更快的設(shè)備投資回收周期。根據(jù)Norsk Titanium，當(dāng)生產(chǎn)達(dá)到22公噸的航空航天級(jí)部件的時(shí)候，平均下來可節(jié)省75％的鍛壓時(shí)間和成本。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，Premium Aerotec通過Norsk Titanium的快速等離子沉積™技術(shù)進(jìn)行A350 XWB飛機(jī)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(tái)Norsk Titanium生產(chǎn)航空航天零件。

3D打印技術(shù)應(yīng)用前沿

作為空客子公司，Premium Aerotec擁有了航空航天領(lǐng)域的金屬3D打印技術(shù)應(yīng)用前沿發(fā)展的話語(yǔ)權(quán)，之前，Premium Aerotec還通過選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)生產(chǎn)A400M軍用運(yùn)輸機(jī)燃油系統(tǒng)的雙壁管彎頭。

3D科學(xué)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(fù)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(nèi)管與外管的組裝過程，這會(huì)削弱整體結(jié)構(gòu)。此外，要確保螺旋壁既連接到內(nèi)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(shù)還允許以低成本制造雙壁管，因?yàn)樵撨^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(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，并且還可以縮短生產(chǎn)交貨時(shí)間。

由于3D打印釋放了設(shè)計(jì)的自由度，可以進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)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(yīng)用中顯然是有利的。

總體來說，雖然金屬3D打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用呈現(xiàn)出加速跑的發(fā)展勢(shì)頭，但還有很長(zhǎng)的路要走，目前3D打印對(duì)小批量、形狀復(fù)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(shì)，而從中長(zhǎng)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(xué)谷