轉自21世紀經(jīng)濟報

　　除了霍尼韋爾，航空界還有很多機構在嘗試運用3D打印技術(shù)。在去年交付的A350采用了部分3D打印部件后，空客計劃今年將把3D打印的客艙隔板裝入客艙，并計劃2018年為飛機機翼裝上3D打印的擾流罩。

　　第四屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(huì )5月31日在上海拉開(kāi)，當與會(huì )者集中討論3D打印技術(shù)的應用前景時(shí)，航空業(yè)今年已經(jīng)迎來(lái)應用突破。

　　此前一天，空客在創(chuàng )新日活動(dòng)上透露，其采用3D打印技術(shù)制造的客艙隔板和擾流板裝上飛機已經(jīng)提上日程。前不久空客更是提起一項新專(zhuān)利：運用的3D打印技術(shù)可以打印出一整架飛機。

　　比主制造商更進(jìn)一步的是，技術(shù)供應方已經(jīng)在研究如何將3D打印運用于技術(shù)含量更高的發(fā)動(dòng)機上。

　　21世紀經(jīng)濟報道記者5月參觀(guān)霍尼韋爾航空航天集團（下稱(chēng)“霍尼韋爾”）在美國鳳凰城的實(shí)驗室了解到，2015年年初其首次運用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出了HTF7000發(fā)動(dòng)機的一個(gè)部件，公司計劃今年再進(jìn)一步，將多個(gè)3D打印部件裝入TPE331發(fā)動(dòng)機。這兩個(gè)型號的發(fā)動(dòng)機在全球支線(xiàn)客機和通航飛機上運用廣泛。

　　3D打印在國內方興未艾。但在參觀(guān)期間記者了解到，3D打印技術(shù)在國外已經(jīng)發(fā)展多年，早期稱(chēng)為增材制造（Additive Manufacturing）?；裟犴f爾增材制造專(zhuān)家Donald Godfrey向記者介紹，目前市面上主要增材制造技術(shù)包括直接金屬激光燒結、電子光束熔煉和硅砂成型等幾大類(lèi)型，技術(shù)指標各有不同。

　　“3D打印技術(shù)的好處是提升零部件質(zhì)量，大幅縮短生產(chǎn)和交付時(shí)間，從而節約投入成本，此外也可以減輕零部件重量。”Donald Godfrey向記者說(shuō)。但他也表示，由于成本等原因，目前3D打印技術(shù)更多地用于產(chǎn)品設計或者測試，還無(wú)法用于大規模量產(chǎn)。

　　不過(guò)霍尼韋爾已經(jīng)為3D打印技術(shù)畫(huà)出藍圖——到2020年，40%的飛機零部件將采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)。包括鳳凰城和上海在內，霍尼韋爾已經(jīng)在全球設立了四個(gè)3D打印技術(shù)實(shí)驗室，試圖提升現有3D打印技術(shù)的成熟度。

　　更輕更快的3D打印

　　霍尼韋爾總部位于美國亞利桑那州鳳凰城，其增材制造中心也設立在此。此前，這一業(yè)務(wù)很少對媒體開(kāi)放。

　　Donald Godfrey是霍尼韋爾事業(yè)部的研究員級工程師，在先進(jìn)制造工程部負責新產(chǎn)品研發(fā)。記者在他的講解下見(jiàn)到了使用3D打印零部件的過(guò)程，以及打印出來(lái)的樣件。

　　樣件看上去并不起眼。記者拿到的樣件包括一個(gè)網(wǎng)格狀的立方體、一個(gè)等比例縮小后的發(fā)動(dòng)機模型、一個(gè)橫切面和一個(gè)鑰匙鏈，長(cháng)寬高都在十厘米之內。但和傳統方式生產(chǎn)出的同一產(chǎn)品比較便可發(fā)現，3D打印產(chǎn)品重量要輕上一半左右，并且能用更少的材料和體積，達到同樣的使用需求。

　　Donald Godfrey介紹，目前霍尼韋爾正在研究的增材制造技術(shù)分為硅砂成型（或稱(chēng)砂型3D打印技術(shù)）、激光燒結（DMLS）以及電子束熔煉（EBM）三類(lèi)。無(wú)論采用哪種機器，其工作原理都是通過(guò)軟件建模，將要打印的部件切割成無(wú)數層數字切片，在此過(guò)程中，每一層實(shí)體切片需要不斷與電腦建模的數字切片對比，從而發(fā)覺(jué)偏差，進(jìn)行修正。

　　三種技術(shù)中硅砂成型較為普遍，另外兩種則對材質(zhì)的耐溫性要求更高：激光燒結的溫度在200度以上，電子束熔煉超過(guò)1900度。

　　霍尼韋爾是航空航天業(yè)中第一家采用電子束熔煉技術(shù)、以718鎳基超合金生產(chǎn)零部件的企業(yè)。718鎳基超合金是目前應用最為廣泛的高溫超合金之一。

　　“電子束熔煉技術(shù)的優(yōu)勢有四個(gè)方面，不需要模具，可以減少時(shí)間成本，任何金屬材質(zhì)都可以加工，并且能夠支持各種復雜的幾何結構，設計上更為靈活。”Donald Godfrey總結道。在霍尼韋爾看來(lái)，從嚴格意義上講，電子束熔煉技術(shù)才是真正的3D打印技術(shù)。

　　去年1月，霍尼韋爾首次采用電子束熔煉技術(shù)“打印”出了HTF7000發(fā)動(dòng)機的管腔。這一發(fā)動(dòng)機型號廣泛應用于一系列中遠程公務(wù)機，包括在國內較為常見(jiàn)的達索獵鷹、龐巴迪挑戰者、灣流等機型。

霍尼韋爾副總裁Bob Smith對記者介紹，未來(lái)新技術(shù)運用后，有望降低50%的制造成本。成本節約是因為簡(jiǎn)化了設計程序——在新技術(shù)的幫助下，8個(gè)部件可以組合成1個(gè)部件，交付周期可以從幾個(gè)月大幅縮短到幾周。比如以往用傳統工藝研制渦輪葉片的樣件需要三年，結合3D打印技術(shù)僅需要9周。

Donald Godfrey表示，今年霍尼韋爾還會(huì )更進(jìn)一步，年內將打印6個(gè)TPE331發(fā)動(dòng)機部件?；裟犴f爾生產(chǎn)的這一發(fā)動(dòng)機型號已經(jīng)生產(chǎn)了上萬(wàn)臺。

大規模量產(chǎn)尚需時(shí)日

不過(guò)Bob Smith和Donald Godfrey等諸多霍尼韋爾人士都坦率地表示，目前3D打印技術(shù)還是用于產(chǎn)品原型設計和測試產(chǎn)品，并沒(méi)有用于大批量生產(chǎn)。

霍尼韋爾在實(shí)踐后發(fā)現，目前3D打印技術(shù)的經(jīng)濟效率還不足以和傳統鑄造技術(shù)匹敵，大多數公司3D打印的部件是按照鑄造或加工的目的而設計的，使用增材制造理念設計部件的還不普及。

從Donald Godfrey的經(jīng)驗來(lái)看，目前采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)部件可以節省時(shí)間，但成本更高，技術(shù)更廣泛地推開(kāi)才能降低成本。

此外，航空器的組裝過(guò)程也較為復雜。3D打印技術(shù)還不足以代替傳統的組裝程序。一些3D打印技術(shù)能夠支持的部件大小有限。

目前霍尼韋爾在鳳凰城、上海、印度班加羅爾和捷克布爾諾設立了3D打印技術(shù)實(shí)驗室，進(jìn)一步測試現有技術(shù)的成熟度。以上海實(shí)驗室為例，其3D打印技術(shù)能夠打印出長(cháng)寬高最大為25cm、25cm、32.5cm的部件。

按照霍尼韋爾提供的資料，公司計劃到2020年實(shí)現40%的部件采用增材制造的理念設計，也就是40%的部件都具備采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的能力。

除了霍尼韋爾，航空界還有很多機構在嘗試運用3D打印技術(shù)。在去年交付的A350采用了部分3D打印部件后，空客計劃今年將把3D打印的客艙隔板裝入客艙，并計劃2018年為飛機機翼裝上3D打印的擾流罩。

空客前不久還更進(jìn)一步地提出了一項全新的技術(shù)專(zhuān)利。除了飛機更輕更節省燃油外，整個(gè)機身都可以采用3D打印技術(shù)。不過(guò)，與霍尼韋爾等機構已經(jīng)進(jìn)入研發(fā)程序的技術(shù)相比，這一全新的技術(shù)還遠未到進(jìn)入實(shí)際研制階段，距離大規模量產(chǎn)更為遙遠。