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3D打印集成制造案例：從855

發(fā)布時間：2022-08-25 17:12:29瀏覽：7033點贊：

GE Catalyst是世界上第一臺采用3D打印組件的渦輪螺旋槳發(fā)動機，新型的結(jié)構(gòu)設計因為3D打印降低了制造復雜性

，它將此前通過傳統(tǒng)工藝制造的855個零件經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化減少為12個部件

，零件數(shù)量的減少極大提高了生產(chǎn)效率

，并將發(fā)動機的重量減少了5％

，燃油效率提高了1％，這顯示出3D打印集成制造優(yōu)勢

。

零件的大尺度合并意味著尺寸的急劇增加

，與此同時，這臺發(fā)動機共有35%的零件采用3D打印制造

，這在商用型號發(fā)動機上均屬首次。這些3D打印的零件包括固定流路部件

、集油槽

、熱交換器、燃燒器襯套

、中框組件、排氣機匣以及軸承座

，材料覆蓋鈦合金

、鈷鉻合金以及鎳基高溫合金

。其開發(fā)團隊由大名鼎鼎的LEAP發(fā)動機燃油噴嘴工程師組成

，可謂陣容強大

，3D打印大大簡化了制造、打樣過程

，縮短了研制周期。

中框組件：300個零件集成為1個

，壽命延長，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)極大優(yōu)化

圖：中框組件由過去的300個零件優(yōu)化為一個

一體化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)帶來的制造效率和供應鏈結(jié)構(gòu)優(yōu)化效應同樣非常明顯

。在傳統(tǒng)制造過程中

，中框組件的300個零件需要50家供應商提供，然后由至少60名工程師先將其組裝成7個組件

，再裝配成一個部件

，維修點達到5處

；而通過優(yōu)化后采用3D打印制造，僅需要1臺設備就可實現(xiàn)整個部件的直接制造

，最多8名工程師便可實現(xiàn)最終部件的處理

，維修點也變成了零件本身。由此導致的制造效率提升是顯而易見的

。

燃油加熱器：

使用傳統(tǒng)制造技術（如銑削和鉆孔）來完成零件可能很難實現(xiàn)復雜的幾何形狀和內(nèi)部形狀

。但金屬3D打印機能夠打印出空心

、復雜的形狀。燃油加熱器內(nèi)部包含眾多微小復雜的蜂窩式通道

，零件的集成制造不僅減輕了零件重量

，還將曾經(jīng)可能出現(xiàn)的燃油泄漏問題完全排除，因而減少了維修頻率

，提高了燃油效率

。

C型油箱外殼：

B型油箱的燃燒室外殼：

B型油箱為中央軸承提供支撐

，并提供潤滑通風作用，3D打印通過將部件合并和降低裝配復雜性實現(xiàn)了重量和成本效益

。通過優(yōu)化部件形狀和空氣動力學

，使部件承受的應力達到最小，從而使部件性能和耐久性也得到了改善。

排氣機匣：

作為具有空氣動力學流道的部件

，排氣機匣允許空氣以最小的壓力損失離開發(fā)動機

，該部件必須有足夠的強度

，承受通過發(fā)動機的氣流壓力。如果使用機加工工藝來制造技術設計排氣機匣

，工程師不得不由最薄弱位置設計整個機匣的厚度

，這會對部件增加不必要的重量。

通過3D打印

，工程師設計了更復雜的空氣動力學外形，并增加了提高結(jié)構(gòu)剛度的特征

。排氣機匣有一個非常薄的內(nèi)襯

，其形狀遵守空氣動力學的要求

，工程師在外殼上打印了外部翼梁，保證在空氣動力學要求高的地方提供所需的剛度

，同時降低整個外殼的重量

。

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