GKNA公司開發(fā)專有激光金屬線沉積技術，可打印尺寸達3米的航空部件

魔猴君  行業(yè)資訊   794天前

2022年10月25日，位于英國布里斯托爾的GKN Aerospace (GKNA) 公司開發(fā)了一種專有激光金屬線沉積 (LMD-w) 技術，可應用到大型航空航天部件的制造上。該公司是一家專注于為民用和國防客戶提供機身和發(fā)動機產(chǎn)品的制造商，具有金屬和復合材料方面的專業(yè)知識。

增材制造的采用符合GKNA對更可持續(xù)的航空航天未來的追求，該公司認識到了增材制造技術在優(yōu)化發(fā)動機和結(jié)構(gòu)部件的重量/成本方面的價值，同時也承認他們目前在保證其制造可重復性方面遇到了挑戰(zhàn)。

GKNA 的首席技術專家蒂姆霍普（TimHope）表示：“從根本上說，我們需要建立信心。對于增材制造，可重復性、再現(xiàn)性讓人們對這項工藝產(chǎn)生了信任，并相信我們在交付零件時，需要按時交付它以實現(xiàn)零缺陷的成本。金屬增材制造技術的作用就是為我們降低了技術風險，可以更好為客戶提供服務?！?/span>

在GKNA的工廠里，有多個從EOS和renishaw采購的直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）系統(tǒng)正在運行。此外，通過 AIRLIFT 研究計劃所開發(fā)的激光金屬線沉積 (LMD-w) 技術目前已被應用到該公司的發(fā)動機業(yè)務中。據(jù)了解，LMD-w技術所允許的最大打印尺寸上達到了3米，有望應用于航空結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。

△GKN Aerospace 通過 AIRLIFT 研究計劃開發(fā)的專有激光金屬線沉積 (LMD-w) 技術。 

盡管 GKNA 目前已經(jīng)在采用LMD-w設備打印飛行部件，但他們?nèi)孕鑼υ擁椉夹g進一步驗證：根據(jù)其自己的標準、客戶和當局的標準。像增材制造這樣的新工藝的認證仍然是 GKNA 面臨的最大挑戰(zhàn)之一，雖然過程監(jiān)控和模擬有助于解決這個問題，但據(jù)說開放系統(tǒng)也有很大幫助。因此，GKNA可以保證其 LMD-w工藝的質(zhì)量，但對于粉末床熔融類的引入性技術，它還需要與供應商建立良好的聯(lián)系。

GKNA 的另一位負責人Hughes指出：“如果你的客戶來自于航空航天領域，那你就需要認識到增材制造供應鏈的所有部分、飛行部件的終端服務對象是航空當局。客戶描述了他們需要的信息，我們整個價值鏈就需要根據(jù)這些信息做出判斷，這取決于熱處理、粉末供應商、機器供應商等各個環(huán)節(jié)。如果您在其中有看不到的空位，那將是一個挑戰(zhàn)?！?/span>

△位于布里斯托爾菲爾頓的 GKN Aerospace 全球技術中心。

在其他車間里，GKNA還引進了一臺由Stratasys 和惠普共同開發(fā)的 Designjet 機器、一臺 Ultimaker S5、一臺 Formlabs Form 2 和一臺 Markforged Mark2。這些機器（包括 Designjet）經(jīng)常被要求生產(chǎn)夾具、固定裝置和設計輔助工具，但 GKNA 永遠不會停止在桌面平臺上。在 Designjet 之后，GKNA 下一個要引入的 3D 打印系統(tǒng)是 Arcam A2。

在 GKNA 展示的打印部件中，有坦克模型和其他使用 LMD-w 制造的近凈成形的部件，以及使用DMLS技術制造的經(jīng)過認證的支架部件。發(fā)動機部件是其粉末床熔融設備主要生產(chǎn)的訂單，而其LMD-w 技術可能會被用來制造那些DMLS技術難以加工的大型構(gòu)件結(jié)構(gòu)。憑借其強大的3D 打印能力，GKNA 內(nèi)部的信心正在增長。該公司積極參與一系列標準工作組，認可 NASA、ASTM 和 SAE 等機構(gòu)近年來在制定此類標準方面取得的進展，并與商業(yè)和學術機構(gòu)保持著良好的關系。但在遵循這些標準的過程中，GKNA 不僅要確保該技術的制造過程是可重復的，而且還要考慮生成航空零件所需的動態(tài)特性的成本。

Hope 估計：“在航空航天領域，增材制造只有兩個挑戰(zhàn)：生產(chǎn)力挑戰(zhàn)和認證挑戰(zhàn)。您能否每天都以同樣的方式制造正確的零件，這是一項巨大的技術挑戰(zhàn)。然后您能否使其與其他工藝相比具有成本效益？一旦您確定了這兩個關鍵因素，您就可以獲得增材制造的真正獲勝標準。就未來的可能而言，這些東西很棒，但要讓這些東西發(fā)生，我們必須能夠讓它應用到飛機上，這關乎監(jiān)管機構(gòu)和最終用戶對性價比的信心?！?/span>

Hughes補充道：“增材制造技術現(xiàn)在處于炒作曲線的業(yè)務端。你會看到很多有趣的東西，但我們需要在真實的應用程序上以真實的方式實現(xiàn)這一點，為未來解鎖有趣的東西，這些關于我們能否在中短期內(nèi)獲得真正的商業(yè)利益和長期回報？我們都可以看到增材制造領域中的拓撲優(yōu)化、功能集成，所有的這些都是好東西。但客戶和認證機構(gòu)的對這項技術的信心，才是它現(xiàn)在需要面對的業(yè)務問題，這也是我們的重心所在。”

△使用 GKN Aerospace 的 LMD-w 技術打印的零件。

GKNA 有意保持其領域的領導地位，霍普認為，實現(xiàn)這一目標的關鍵是確保業(yè)務可持續(xù)發(fā)展：“航空航天領域的OEM 并不多，因此我們在增材制造方面所做的一切都專注于建立供應商信任。如果您了解我們客戶的需求，能夠按照客戶的交期完成交付，那么您將獲得可持續(xù)發(fā)展的業(yè)務。創(chuàng)新來自市場需求、業(yè)務和技術可行性，三者需要結(jié)合。但只有當你能以一種信任的精神反復地做到這一點時，你才會成功?！?/span>

在GKNA工廠門廳的盡頭展出有一組DMLS打印的隔音襯墊，Hughes解釋說他是在周四早上收到了該組件的尺寸數(shù)據(jù)，當晚在 CAD 中為零件建模，在周五與工藝團隊一起進行了組裝，到星期一早上它就出現(xiàn)在他的辦公桌上，最終它被用于發(fā)動機測試。這一整套流程清楚展示了從想法到模型的速度有多快，而這一切都是憑借強大的金屬3D打印能力才付諸實踐的。

來源：南極熊