为全面满足性能测试标准铺平道路。
Paves the way to a full qualification effort.

普惠发动机，来源：普惠

堪比锻造的性能节约材料与成本

    近日，NDTL-圣母大学涡轮机械实验室、Norsk Titanium、Pratt＆Whitney – 普惠和TURBOCAM International测试3D打印的整体叶盘（IBR）进入到第二阶段。

Norsk Titanium公司，来源：Norsk

     在2018年完成的初始测试的基础上，第二阶段的测试将检查整体叶盘（IBR）的动态特性。这种整体叶盘是通过Norsk革命性的快速等离子沉积™（RPD™）金属3D打印技术制造的，目前3D打印的整体叶盘检验质量结果与普惠公司目前的涡轮发动机使用的叶盘质量相当。这些测试在NDTL-圣母大学涡轮机械实验室位于印第安纳州南本德的世界级涡轮机械测试设施中进行。完成初始测试后，当前测试程序着眼于IBR的低周期和高周疲劳特性测试。测试将包括多个加速/减速循环，并研究3D打印-增材制造的叶片上的同步振动效应。

      在测试之前，由TURBOCAM进行了质量评估。评估未发现增材制造常见的可能导致扭曲的残余应力集中的情况。此外，TURBOCAM证实了Norsk的RPD™技术所3D打印的整体叶盘非常适合通过传统的数控五轴铣削进行后期的精加工，与Ti6-4锻件的质量一样稳定。这项工作的最终目标是开发为涡轮发动机提供重载所需的复杂零件，并且还需要证明在成本和时间进度方面比传统加工方式具备一定优势。

整个制造和测试工作一直由Pratt＆Whitney-普惠进行监督，普惠正在评估3D打印整体叶盘在未来发动机开发中的应用。

根据普惠，利用Norsk快速等离子沉积工艺等增材制造技术，普惠可以缩短关键涡轮机械部件的制造和开发进度。

Review

      与我们常见的基于粉末床的选区熔化金属3D打印技术相比，Norsk Titanium公司的快速等离子沉积™技术是另外一种金属3D打印技术，根据ASTM的归类，RPD™属于定向能量沉积（DED)3D打印技术。根据3D科学谷的市场了解，国内铂力特通过其自主研发的DED定向能量沉积技术（LENS同轴送粉激光熔覆3D打印技术）在3D打印整体叶盘方面拥有多年的经验。

     增材制造（AM）的零部件用于安装在飞机上，已经有多年的历史了，但其作用主要局限于非关键部件，如管道系统和内饰部件。即使是用于发动机部件（如著名的GE Leap发动机燃料喷嘴），其对零部件的性能要求主要是热传导而不是机械性能。而对于整体叶盘来说，其挑战来自热传导和机械性能两方面，可以说3D打印的整体叶盘如果能够通过层层航空性能要求测试，这的确是增材制造业的里程碑。

不过对于飞机应用来说，如何获得认证是重要的挑战。

     因为飞机行业倾向于认证零件设计并坚持使用该设计贯穿整个飞机的生产寿命周期。在3D科学谷看来，普惠的全程参与，对推动3D打印获得认证起到关键的作用。此外，2019年2月，SAE和Norsk Titanium推出了定向能量沉积（DED） 3D打印技术应用的标准。合作制定的两个标准是AMS7004（关于Ti-6Al-4V应力消除的等离子弧定向能量沉积增材制造的钛合金预制件）和AMS7005（送丝等离子弧定向能量沉积增材制造工艺）。新标准确定了航空航天领域的用户采购Norsk Titanium快速等离子沉积（RPD）预制件的最低要求。这为Norsk Titanium在航空航天领域的发展再一次奠定了基础。

      Norsk Titanium于2017年2月获得了首个3D打印钛合金结构件的FAA适航认证。Norsk Titanium的快速等离子沉积™技术已经被应用到波音的787 Dreamliner飞机上，可以将零件成本降低30％，并且降低能耗，减少材料的浪费，缩短生产周期。考虑到后期需要的热处理与CNC机加工过程，3D打印要获得更多的发展还面临着更多的挑战。

     3D打印技术正在催生下一代航空航天制造技术。有趣的是，3D打印技术之间存在一定的竞争关系，对于每种零件来说，将存在多种3D打印技术并存的现象。就整体叶盘的3D打印技术方面，Fraunhofer通过粉末床选区熔化金属3D打印技术开发了完整的点阵夹芯结构整体叶盘工艺链：从设计到3D打印-增材制造，热处理，数控铣削精加工后处理，再到质量保证。