在6月16日開幕的巴黎航展上,賽峰展示了其新一代發動機Rise的開發進展。Rise發動機與目前空客和波音最暢銷機型所搭載的Leap發動機相比,燃油消耗可降低20%,而Leap發動機也是中國商飛C919的主力發動機。
賽峰尤其展示了一個大尺寸無焊縫的一體化3D打印渦輪后框架,該技術的使用節省了大量材料,降低了制造成本,同時減輕了部件重量,有助于降低燃油消耗。
雖然其他3D打印部件尚未披露,但考慮到GE和Safran在之前的發動機平臺上對該技術的廣泛應用,3D打印很可能將在RISE計劃中發揮核心作用。此前,每臺leap發動機配備了19個3D打印燃油噴嘴,每個噴嘴比傳統部件輕25%,耐用性提高5倍,而GE9X發動機則包含300多個打印部件。因此有理由相信,RISE發動機也將搭載大量3D打印零件。
賽峰飛機發動機公司工程副總裁 Delphine Dijoud 在于近日在賽峰技術中心通報公司進展情況時表示,渦輪后框架比采用傳統鑄造和加工技術制造的框架輕三分之一。生產周期僅為三周,而非18個月。更短的周期是增材制造的優勢之一,因此設計變更可以在開發過程的后期進行。Dijoud表示,對于渦輪機后框架,賽峰集團的目標是最終將生產周期縮短至一周甚至更短。
賽峰工程師選擇了鎳基高溫合金作為適用于發動機熱段。賽峰增材制造園區首席執行官Francois-Xavier Foubert指出,增材制造并非制造金屬部件最經濟的方式。但他解釋說,如果消除焊縫能夠帶來諸多好處(例如顯著減輕重量),或者零件形狀更復雜,能夠集成更多功能,從而減輕整體設計重量,那么增材制造就顯得合情合理。
良好的“購買/飛行比”是增材制造技術的另一大優勢。Foubert表示,傳統技術制造一個1磅重的部件需要3-10磅的金屬,而增材制造技術僅需1.5磅。他強調,目前的增材制造技術在完成增材制造工藝后幾乎無需任何加工,因此渦輪后框架已達到“凈成形”狀態。
賽峰集團已在發動機中使用增材制造技術,目前已生產14種零件,包括鋁、鎳基高溫合金和鈦合金。Foubert表示,RISE驗證機上25%的增材制造技術將用于未來發動機的生產。
增材制造設備能夠生產越來越大的零件。Foubert預測,從2030年代初開始,增材制造技術可以制造直徑達2米的部件。同時,單臺設備上功率更大、數量更多的激光器可以熔化更厚的金屬粉末層,從而提高生產效率。
盡管增材制造的應用可能會增長,但其他工藝仍將面臨競爭。由于鑄造工藝成本較低,鑄造廠可以保留不太復雜的零件。此外,他們還可以保留復雜的冶金工藝,例如單晶零件。Foubert補充道,鍛造工藝可能仍然最適合高負荷部件。
盡管如此,發動機制造商有時可以在這三者之間做出選擇。“鍛造、鑄造或增材制造——只要我們保有自主權,我們就會選擇成本最低的工藝,”賽峰集團執行副總裁、戰略兼首席技術官Eric Dalbies表示。雖然礦場無法搬遷,但將金屬轉化為粉末的霧化工藝可以實現在內部完成,或者至少在足夠接近的地方完成。他還表示,因此空客和賽峰可以委托合資的金屬供應商Aubert & Duval建造一座鈦金屬霧化設施。
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