美国AM Forward计划参与者的3D打印技术应用情况介绍

来源:im电竞平台官网 作者:im电竞app官网 发布时间:2022-09-19 13:08:22

  近日,3D打印技术参考注意到,由拜登政府推出的AM Forward计划又有新的重量级参与者——波音和诺格。此前,通用航空、雷神、西门子能源、洛克希德·马丁和霍尼韦尔已同意参与该计划。

  拜登政府推出的AM Forward计划,要求美国的一些最大的制造商承诺从规模较小的企业采购更多3D打印部件。这不仅仅是为了推动美国中小企业生产3D打印产品,更希望此举能够提高美国制造业的竞争力,该计划还要求大型企业承诺帮助培训相关中小企业的员工,并协助制定通用的研发和认证标准。

  本期,3D打印技术参考介绍已同意参加该计划的公司对3D打印技术的使用情况。

  1. 西门子能源:90台金属3D打印机、100种认证应用案例、400种零件进入批量生产

  西门子能源是全球电力传输和发电领域的领导者,全球总发电量的约六分之一基于该公司的技术,并于2020年上市独立运营。能源业务的分拆,是西门子向更专注的工业技术公司转型的最新篇章,尤其在金属数字增材大规模生产服务方面,西门子能源已经成为领先的采用者与供应商,其燃气轮机机中的3D打印部件运行时间已超过150万小时。

  如今,西门子能源已拥有约90台工业金属3D打印机,其中大部分用于连续制造燃气轮机零件,同时进行技术开发并提供服务。基于此,西门子能源可能是当前能源领域最大的增材技术应用方,公司致力于使能源领域成为增材制造技术最大的垂直行业之一。目前,西门子能源拥有400多种符合批量生产条件的材料,对于粉末床熔融技术,则已经实现100多个合格的能源行业应用。

  2019年7月,雷神宣布开发一款新型吸气式高超音速武器,其中源动力超燃冲压发动机的全部零件将采用3D打印制造,而该发动机由诺格提供,后者甚至打算完全通过3D打印的方式来制造超燃冲压发动机全部的零件。

  2022年7月,美国雷神公司宣布完成第二次高超音速武器飞行试验并直言使用的超燃冲压发动机是完全3D打印的,该发动机由洛克达因提供。

  该公司高级导弹系统部门副总裁表示,3D打印一体化制造减少了传统工艺中的焊接流程以及制造成本,同时也更利于寻找减轻重量的方法,以便可以携带更多的燃料和载荷。

  2014年,电子束增材制造技术沉积工艺的领导者西亚基向洛克希德•马丁公司制造了空间系统的关键半球形罐组件。

  2019年3月,洛克希德•马丁公司获得了全球复合材料领域顶级展会JEC组委会将2019年度增材制造(3D打印)创新大奖。

  2022年3月中旬,美国成功测试一枚高超声速导弹。这枚由洛克希德·马丁公司生产的高超音速巡航导弹从B52轰炸机上发射,以大于5马赫的速度飞行,飞行高度超过19812米,飞行距离超过482.8千米。该超声速导弹由洛克达因超燃冲压发动机提供动力,而该发动机的制造采用了3D打印技术。洛克达因表示,通过使用创新的制造技术和材料,他们不仅提高了产品性能,同时大幅降低了成本和开发时间。而在此次测试中所使用的超燃冲压发动机因使用3D打印技术,使零件的数量相比此前X-51A Waverider(美国另一款高超声速武器)的发动机零件减少了95%。

  3D打印技术参考了解到,洛克希德·马丁还购买了Desktop Metal的桌面挤出金属3D打印机,以及中国高性能聚合物3D打印机制造商远铸智能的装备。

  通用航空集团于2010年成立增材制造部门,并在2012年成功用增材制造的方式生产了第一个燃油喷嘴。截止到2021年8月,3D打印技术参考注意到,3D打印的航空发动机燃油喷嘴已超过10万个,并实际应用于其最先进的LEAP和GE9X中,涉及的机型包括空客A320 NEO、波音737 MAX、波音777X和中国国产C919大型客机。

  通用航空集团旗下GE Additive具有强大的金属3D打印设计及批量制造能力,其将300个零件合并为一个,3D打印了发动机的中框结构,也将304个3D打印零件用于GE9X,还批量3D打印了燃油喷嘴和TiAl合金叶片。其拥有激光和电子束粉末床熔融3D打印技术,并正在开发粘结剂喷射金属3D打印技术。截止到2022年5月,3D打印技术参考了解到,GE Additive已经推出了第三代粘结剂喷射金属3D打印系统。相关资料指出,其成型尺寸达到390*390*267mm,已通过UL和CE认证,具有惰性和密封环境,无粉末暴露(闭环),完全能够处理反应性和易燃粉末。

  波音公司与ORNL合作采用后者的反应增材制造(RAM)打印机——大幅面热固性复合材料3D打印机制造模具。

  波音787梦幻客机机身中段和后段,采用Norsk Titanium公司的快速等离子体沉积工艺3D打印。

  波音研究与技术实验室与Thermwood公司合作,采用后者的LSAM1020设备和由碳纤维增强的PESU材料来进行零件打印,验证其作为低成本、快速制造方式替代传统工装制造方法的可行性。

  2021年,澳大利亚公司AML3D收到了一件来自波音的订单,为这家航空航天制造商3D打印大型金属工具,这是该公司从波音获得的第一个订单,并有可能成为其进入利润丰厚的航空航天制造领域的切入点。AML3D采用基于线材的电弧增材制造工艺,通过将金属线材连接到工业机械臂的焊接系统中进行3D打印,并专门为国防、海事、汽车等领域的客户提供商业大型“金属增材”制造服务。

  波音还拥有一个增材制造中心(BAM),它的成立是为了进一步推动公司开发可重复、稳定和可靠的增材制造工艺,并满足认证和质量要求,提高飞行部件和系统的增材制造技术用量。

  6. 霍尼韦尔:使用3D打印全面进军航空制造业霍尼韦尔目前已经建立了四个3D打印技术中心,分别位于美国凤凰城、印度班加罗尔、中国上海以及捷克的布尔诺。

  这家航空制造业巨头目前正在用3D打印技术制造小批量但价值高的零部件,在该公司看来,当客户所需的生产数量较低时,零部件制造的成本会迅速上涨,增材制造则是解决这一问题的好办法。使用3D打印技术生产小批量零件,可以节省客户的成本和时间。

  该公司使用3D打印技术已经制造了包括镍基高温合金材料制成的飞行试验部件、旋转涡轮式发动机零件,并通过循环旋转测试验证了制造过程和材料属性。霍尼韦尔的合作品牌有EOS、Velo 3D以及此前的Digital Metal等。

  3D打印等技术能够将零件交货时间和材料成本减少 90%,并将能源使用量减少一半。但很明显,白宫也已看到,目前仍没有足够多的公司使用3D打印或其他高性能先进制造技术。拜登政府的一位官员表示,该计划可能会扩展到汽车或半导体行业。

  完全巧合的是,该计划于5月份提出,而在此前的三月份,中国工信部推出了增材制造典型应用场景的征集计划,并在本月完成征集,共36项应用场景入选。该计划旨在将3D打印技术在国内多个领域取得更进一步的应用与发展,其鼓励在相关领域运用安全可控的新材料、新装备和新方案,缩短研制周期、改善产品性能、降造成本、节约材料能耗、提升生产效率,形成可复制可推广的增材制造新业态新模式。相关参与单位也均在所属领域处于领头羊的地位,能够分享应用经验,无疑将实际促进技术的落地应用。

  所以,两个计划均透露出两个国家对增材制造技术的重视程度,但侧重点也有不同,谁的效果更好,将在很长的时间内才能看到。



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