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3D打印在航空发动机领域的应用具有重要意义,以下是其具体的应用情况:
应用优势
降低制造成本:传统制造中,产品形状越复杂,制造成本越高。而3D打印不会因产品形状复杂度增加而提高时间和成本,尤其适合航空发动机中大量形状复杂的零件制造。
适于产品多样化:航空发动机研制需多次修改设计,传统制造每轮改进都要修改模具、增加成本。3D打印无需因产品形状改变而修改模具。
最小化装配和减重:通过拓扑优化设计,3D打印可打印组合零件,减少装配并降低产品重量。
即时交付:3D打印可按需打印,大大压缩航空发动机部分长周期零件的试制周期。
拓展设计空间:传统制造受限于工艺可实现性,而3D打印可使涡轮叶片的气模孔根据冷却效果要求设计成椭圆形或其他任意形状。
降低技能要求:传统航空发动机零件制造对操作人员技能要求高,3D打印从设计文件获取指令,所需操作技能远低于传统铸造。
主要应用部件
燃油喷嘴:GE公司3D打印的LEAP发动机燃油喷嘴,将零件数量由20个降至1个,实现一体化制造,减重25%、降本30%。
热交换器:GE航空实现了热交换器的大规模制造和应用,用于LEAP、GE9X、GENX发动机的安装。
涡轮叶片:3D打印技术可制造出具有复杂几何形状和高精度的涡轮叶片,提高发动机性能和可靠性。
其他部件:如GE的T901发动机使用了大量3D打印零件,包括在成熟喷气式发动机中使用过的增材制造技术。
技术进展
主流工艺:目前航空航天领域3D打印的主流工艺是SLM(选择性激光熔化),适用材料为金属合金。
材料创新:航空航天3D打印所使用的材料从最初的钛合金、铝合金等金属材料,逐渐扩展到高温合金、陶瓷材料以及复合材料等。
设备升级:3D打印设备的精度、速度和稳定性不断提高,使得航空航天领域对3D打印技术的接受度和依赖度也在不断增加。
未来展望
进一步降低成本:随着技术的成熟和规模化应用,3D打印在航空发动机领域的成本有望进一步降低。
提高生产效率:3D打印技术将不断优化,进一步缩短航空发动机零部件的制造周期。
拓展应用范围:未来3D打印技术有望在航空发动机的更多部件制造中得到应用,甚至实现整台发动机的一体化打印。 |
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