金屬3D打印技術助力航空發動機耙式氣流測頭總體成本降低74%
耙式氣流測頭是一種用于發動機開發的部件，能夠獲取高精度的溫度和壓力讀數，以幫助工程師評估發動機性能。直接安裝在發動機氣流路徑上的耙式氣流測頭必須滿足極高的標準要求，這樣才能承受極端的溫度、拉伸和壓縮載荷。因此，耙式氣流測頭是一種高度復雜的部件，必須符合精確的尺寸要求，同時具有光滑的空氣動力學表面，才能實現精確的測量。
耙式氣流測頭具體位置, 來源：通快
四個精心打磨的組件通過手工裝配和單獨焊接，才構成一個耙式氣流測頭。其核心處有幾條用作通道的內管，壁厚小于 0.3 mm。這些通道需要插入耙式氣流測頭細長主體的后部，并焊接在 Kiel 頭上的適當位置。然后將耙式氣流測頭主體用蓋板密封。“必須以最高的精度插入那些精細的通道，”López-Vidal（Ramen 公司研發經理）解釋說。“只要有一個 Kiel 頭焊接不正確，整個耙式氣流測頭都將報廢。Kiel 頭的尺寸公差為+/-0.05 mm，具有狹窄的連續開口，其末端集成有流量傳感器。”
Ramen 工程師發現，增材制造是精密耙式氣流測頭的理想制造方法。而實現這一任務的挑戰在于，必須設計一個與增材制造兼容的方式。但是前期生產中出現耙式氣流測頭變形的情況，打印過程也不順利，狹窄通道中沉積了粉末和其他固體。此外，增材制造工藝無法滿足尺寸精度、光滑度、無孔耙面等各種要求。
增材制造的耙式氣流測頭，來源：通快
一次偶然的機會，López-Vidal 及其團隊在 2017 年法蘭克福國際精密成型展（Formnext）上蒞臨了通快展位，并和通快團隊討論了他們所面臨的問題。通快團隊開始尋找有效的解決方案。打印過程中最具挑戰性的是部件方向問題，鑒于無法將這些部件連接到易損的 Kiel 頭或部件內的任何位置，所以必須對齊部件，這樣才能在沒有支撐結構的情況下進行打印。還必須排除熱變形的風險。這并非易事，因為耙式氣流測頭很薄且上部體積很大。這次的打印制造使用了 TruPrint 1000 。該機器的成型空間約為 100 mm x 100 mm，具有 200 W 的激光，適用于增材制造精密結構。這臺機器成功制造了符合所有要求的首個原型。3D 掃描證明，原型具有所需的幾何精度；同時通過顯微照片，確定了 99.95% 的密度。
但專家們渴望獲得更準確的信息，因此他們將原型發送給了 X 射線和計算機斷層掃描檢查系統開發商和生產商 Yxlon，以進行 CT 掃描。Yxlon 驗證了通道的連續性和孔的大小。通快專家還確定并檢查了部件內部 40 多個測量值。測量結果表明：部件通道清晰，滿足所需尺寸精度，并且孔徑小于100 μm。因為重新設計部件縮短了生產時間，而且使用的材料量減少了約 80%。總之，通過 3D 打印耙式氣流測頭，總體成本降低了約 74%。而在這一行業中，這可是一個影響全局的數字。
López-Vidal 還堅信，這一部件制造歷程標志著增材制造將能夠為航空航天業提供更加實用的解決方案。耙式氣流測頭只是增材制造應用的一個小小縮影，關鍵在于要積極采用新方法，讓決策者及時了解增材制造所帶來的全新機遇。
(責任編輯：admin)
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