航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件3D打印一體成形優(yōu)勢(shì)

英國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)借助3D打印技術(shù)，完成了新一代 UltraFan 發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)核心結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。這款發(fā)動(dòng)機(jī)代表了未來民用航空動(dòng)力的前沿方向，有望在未來幾十年里重塑可持續(xù)航空出行的發(fā)展格局。本次通過 3D 打印完成的關(guān)鍵部件為尾部軸承座（TBH），作為發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的重要承力構(gòu)件，它也是將發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)身相連、承擔(dān)各類運(yùn)行載荷的兩大核心部件之一。

尾部軸承座（TBH）承擔(dān)著發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的受力任務(wù)，內(nèi)部集成了支撐風(fēng)扇軸的部分軸承結(jié)構(gòu)，而風(fēng)扇正是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力的核心部件。UltraFan 發(fā)動(dòng)機(jī)所配備的可拆卸消音板同樣采用 3D 打印制造，可使渦輪噪聲降低 50%。降噪性能將成為未來航空技術(shù)發(fā)展的重要指標(biāo)，相關(guān)技術(shù)規(guī)劃目標(biāo)是在 2050 年前后實(shí)現(xiàn)約 65% 的降噪效果。

3D 打印技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中具備顯著優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)?shù)十甚至上百個(gè)零散零件整合為一體。以 GE Catalyst 發(fā)動(dòng)機(jī)為例，作為全球首款大規(guī)模應(yīng)用 3D 打印構(gòu)件的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，借助增材制造技術(shù)大幅簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，原本需要傳統(tǒng)工藝加工的 855 個(gè)零件，經(jīng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后僅保留 12 個(gè)。零件數(shù)量的精簡(jiǎn)顯著提升了制造效率，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)重量降低 5%，燃油效率提升 1%，充分體現(xiàn)了 3D 打印一體化制造的突出價(jià)值。

以往這類關(guān)鍵部件大多采用焊接、螺栓緊固等方式，由多個(gè)零件拼裝而成。如今工程師通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將原先分散的零件集成為單一復(fù)雜構(gòu)件，這種結(jié)構(gòu)無法依靠傳統(tǒng)鑄造或機(jī)加工方式實(shí)現(xiàn)，只能通過 3D 打印一體成型。一體化結(jié)構(gòu)省去了裝配環(huán)節(jié)，不僅有效減輕了部件重量，還從根本上避免了裝配部位可能出現(xiàn)的磨損問題。