|
德國西門子公司完成了渦輪葉片的3D打印,并將此葉片安裝在發(fā)動機(jī)中進(jìn)行了滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),由于葉片工藝復(fù)雜、加工精度要求高、制造難,價格昂貴,這次用3D打印葉片標(biāo)志著3D打印制造的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了又一次重大突破。 % o# i* I! `! d. B V3 U E9 H
近年來3D打印技術(shù)為人們所熟悉,它又被稱為“快速成型技術(shù)”或“增材制造技術(shù)”,誕生于上世紀(jì)80年代末,主要是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),通過材料疊層添加構(gòu)造三維物體的變革性、數(shù)字化增材制造技術(shù)。并逐漸成為一種新興的制造方式,很多國家,包括美國、德國等都高度重視并積極推廣應(yīng)用該技術(shù)。德國西門子公司近日完成了渦輪葉片的3D打印,并將此葉片安裝在發(fā)動機(jī)中進(jìn)行了滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),由于葉片工藝復(fù)雜、加工精度要求高、制造難,價格昂貴,這次用3D打印葉片標(biāo)志著3D打印制造的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了又一次重大突破。
) G. Q* q9 `5 @1 `0 `( p0 k4 e5 c5 @$ D7 w
西門子此次制造的葉片是通過在CAD中分層構(gòu)建模型,然后分層制作再進(jìn)行組合,完成零件的制造。材料使用的是多晶鎳合金的粉末,這種材料能夠耐高溫高壓,承受旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的巨大離心力。在試驗(yàn)中,轉(zhuǎn)速高達(dá)1.3萬轉(zhuǎn)/分鐘,時速高達(dá)1600千米,溫度超過一千度,葉片上所承受的離心力超過10噸。+ o1 u0 z$ y8 O6 Y! l
0 V/ i1 V m! ]: ]; y- z# i; P0 y在航空發(fā)動機(jī)中葉片的加工工作量約占整個加工工作量的30%一40%。發(fā)動機(jī)葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜,葉片型面為空間列表曲面。葉片在工作中要承受復(fù)雜應(yīng)力和微震動,這樣對葉片材料、機(jī)械加工工藝、熱處理及表面噴涂工藝都有極高的質(zhì)量要求。加上航空發(fā)動機(jī)研制過程中為了滿足設(shè)計(jì)要求,葉片的設(shè)計(jì)改動比較頻繁,這對葉片的加工工藝和加工進(jìn)度提出了特殊要求。而葉片加工的周期和質(zhì)量直接影響到航空發(fā)動機(jī)的研制周期。* H, `" v& Y- i
' O, F+ }$ r" ]8 h' b3 i5 O
據(jù)西方資料使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)航空發(fā)動機(jī)將有望降低50%的制造成本,并大幅縮短生產(chǎn)和交付時間。過去通過傳統(tǒng)工藝研制渦輪葉片的樣件需要3年的時間,而如果采用了3D打印技術(shù)則僅需短短9周,和過去相比為整個供應(yīng)鏈節(jié)約了70%的時間。4 ]) B: D5 p& B& t3 d; D
8 S8 R, K1 l7 Z# a. ^9 O$ W與傳統(tǒng)工藝模式不同,3D打印技術(shù)集概念設(shè)計(jì)、技術(shù)驗(yàn)證與生產(chǎn)制造于一體。這必將極大縮小航空產(chǎn)品從“概念”到“定形”的時間差,從而加快航空產(chǎn)品的更新周期。傳統(tǒng)的航空產(chǎn)品生產(chǎn)中,很多產(chǎn)品通過切割、機(jī)械加工等工序,除去多余部分形成零部件,然后被拼裝、焊接成產(chǎn)品。這一過程中,將有90%的原材料被浪費(fèi)掉;與傳統(tǒng)工藝不同3D打印技術(shù)的航空產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,可直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)通過層層增加材料的方法“打印”出航空產(chǎn)品,按需取材,整個生產(chǎn)過程幾乎沒有浪費(fèi)。
; a% ]4 n9 v$ t/ h! j7 m- m( b8 s* X' C( {! V) Y
! L- u2 O" s4 H+ R7 ~# c9 t
}- K9 i3 J$ c; R( T
|
|