多年以来,航天航天制造商最先将各种增材制造(AM)方法用于原型制造,在技术的相互促进中,他们也3D打印各种工具,最近,甚至开始将其用于终端部件的大规模制造。
GE在收购两家金属3D打印制造商并组建GE增材公司后,大大地提高了它的行业地位。但是GE不是唯一将3D打印部件带上天空的航空公司,另外还有持续保持着领先地位的波音,从2003年开始,波音的飞机上就搭载了3D打印部件。
作为3D打印领域的一个主导角色,波音对目前如何将增材制造用于航空航天以及未来行业中有着深刻的洞悉。近日,波音的结构与材料、企业运营和技术主管Leo Christodoulou与媒体进行了对话,主要谈及波音对3D打印应用于航空航天的一些见解。
回到2003年
作为美国联邦政府的两个承包商之一,继洛克马丁之后,波音在2015年获得了160亿多美元的政府资金,波音与联邦政府的联系如此紧密,作为一个航空航天制造商历史性地参与了美国国防部的一些主要项目。
比方说,2003年,波音作为美国一个空军研究实验室的一部分,为F-15战斗机上一个金属3D打印部件获取认证和飞行上做了很多的努力。这个项目设立的原因是F-15战斗机当时需要一个替换部件,但是工具的交货时间太长了,而且为了减少铝的腐蚀疲劳,这个部件是用钛制造而非铝锻造。
为了制造这个钛金属部件,当时波音使用的是一种激光粉末饲料沉积过程——定向能量沉积(DED)的一种形式,这个部件成为了历史上第一个获得军用飞机飞行资格的3D打印部件。14年过去了,如今波音已经在各类型的飞机上拥有超过50,000个的3D打印部件。
2017年重温DED技术
就像是要重温过去,波音正再次转向用DED技术生产787梦幻客机的结构组件。挪威钛公司及其快速等离子体沉积技术成为了波音的合作对象,这家公司很可能3D打印出飞机上首个钛金属结构组件。
波音和挪威钛的合作关系始于2016年,为了测试挪威钛生产的部件是否能满足波音的需求,然后再探究它们能否能满足联邦航空管理局(FAA)的一些程序要求。两家公司预计,今年相关的材料属性和制造将获得FAA批准。
DED在复杂几何形状制造上不如选择性激光熔化,但是,通过3D打印出近净型的部件,再通过机加工出最终的形状,很有可能加速制作周期,减少材料浪费,降低成本。
Christodoulou解释道:“有些技术可以制造出更复杂的物体,即使像DED这样的技术能做的也是有限的,但这些技术都是物有所值的。如果你有一种昂贵的材料,比如钛,你可以减少切削的部分,减少成本,性价比会高很多。即便这项技术并不具有这么高的性价比,但至少你无需购入所有的材料,然后再因为切削的原因而被浪费掉。”
这在波音787梦幻客机就体现出来了。借助挪威钛的等离子体沉积技术,波音预计节约两百到三百万美元的成本。