粉末床技术
GKN应用的粉末床技术包括选择性激光熔融(SLM)和电子束熔融技术(EBM)。其中,EBM 技术主要用于制造Ti-6Al-4V钛合金小到中型零部件。SLM技术制造的重点领域是钛合金和镍基高温合金零部件,以及复杂零部件和高附加值零部件。
图片:GKN Filton中心制造的零部件
负责推进这些应用的GKN Filton增材制造卓越中心拥有12台增材制造设备,这里的设备被划分为三个单元,其中两个单元为EBM设备,第三个单元为SLM 设备。第一个单元的EBM设备主要用作研究用途,用来研究工艺参数与随之产生的微结构和性能控制。这些信息的分析结果将用于设置第二个单元中设备的工艺参数,继而进行钛合金零部件的小批量生产。除了增材制造设备,Filton增材制造卓越中心还设有材料实验室,对粉末材料的特征、质量进行测试和控制。
图片: GKN EBM设备制造的支架,部分已经过机加工
以上这些设备和材料主要服务于钛合金和镍基合金零部件的制造。通过增材制造技术,GEN Filton中心为复杂零部件的制造有效节约了成本,同时还通过制造集成式的零部件和结构优化的零部件提高了产品性能,产品性能的提升体现为对飞机性能的提升以及降低能源消耗的成本。
塑料的增材制造
GKN的塑料类产品的增材制造技术包括选择性激光烧结(SLS)和FDM(熔融沉积)两种技术。SLS技术的打印材料主要为尼龙粉末,FDM的打印材料则包括多种热塑性塑料丝材。两种工艺均用于模具制造和快速原型。高分子塑料的增材制造也是由GKN Filton增材制造卓越中心负责推进的。
用增材制造技术进行航空零部件批量生产的工作已在GKN航空航天部门强势展开,GKN航空增材制造部的主管Sharman博士预计,GKN将迎来增材制造技术应用的加速发展,接下来在GKN将与Rolls-Royce合作制造XWB-84大型航空发动机,该发动机也将引入增材制造技术制造轻量化以及高性能的压气机壳体。
来源:GKN
正如罗马不是一日建成的,GKN对于增材制造的前景保持信心的同时,也将增材制造在制造领域的应用分为不同的发展时期来看,增材制造将从现今的近净形零件修复与制造,发展到用于完全优化的零件与系统的制造以及定制化的微结构,功能级别的材料制造。与此同时,增材制造在航空航天领域将占有越来越重要的地位,也将出现更多的100%通过增材制造技术制造出来的航空零件。
来源:GKN
零部件的可靠性、质量、可重复的工艺,以及合格的材料,是用户能否接受增材制造的零部件重要因素。GKN对这一系列的质量控制工作高度重视,并通过对样品的测试来进行严格的质量控制。未来,GKN的增材制造技术将为GKN集团内部的更多部门和外部的合作伙伴提供服务。
参考资料:
GKN Technology Leading the way toward more efficient aircraft
GKN Aerospace – Technology and Innovation for the Future of Composites Manufacturing
GKN Aerospace – Additive Manufacturing