等離子3D打印的鈦組件消耗減少

魔猴君  3D潮流   2976天前

在美國，Norsk鈦公司研發(fā)其快速等離子沉積(RPD)工藝超過10年，它可以用比相同組件少50%～75%的成本生產(chǎn)鈦組件。其工藝涉及將室溫鈦6-4線纜輸送到一個(gè)在氬氣環(huán)境下由一對焰炬生成的等離子弧中。鈦的溫度升溫?cái)?shù)千度之后由機(jī)器人沉積臂作為液體進(jìn)行3D打印。鈦在沉積后迅速固化。組件在一個(gè)閉環(huán)工藝中層層構(gòu)建，幾乎不需要精加工。

打印系統(tǒng)是一臺MERKE Ⅳ RPD機(jī)床，與一個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)加工中心相似，只是一個(gè)等離子弧替代主軸。Norsk總裁兼CEO表示：“機(jī)床每年可以打印20噸鈦，在生產(chǎn)飛行器高質(zhì)量鈦合金零件方面是具有顛覆性意義的。”

今年4月，Norsk宣布通過RPD 為波音787生產(chǎn)3D打印結(jié)構(gòu)鈦組件。波音設(shè)計(jì)了組件并且在開發(fā)過程中與Norsk密切合作。為認(rèn)證這些初始結(jié)構(gòu)組件，波音和Norsk在2月用FAA認(rèn)證交付物執(zhí)行了一個(gè)剛性試驗(yàn)程序。Norsk是波音高沉積速度材料規(guī)范的首個(gè)供應(yīng)商。

“傳統(tǒng)方法是用200磅的鍛件生產(chǎn)20磅的零件。我們可以用30磅的材料生產(chǎn)20磅的零件。”生產(chǎn)200磅的坯料并加工成20磅的組件需要的準(zhǔn)備時(shí)間是55-75周。同樣的組件通過RPD和精加工構(gòu)建只需要2~3小時(shí)。由于增材工藝中廢料和加工能量的極大減少，Norsk宣稱節(jié)省75%的成本和時(shí)間。

一架波音787中可以使用RPD工藝制造的鈦組件估計(jì)有1000個(gè)。“我們認(rèn)為每個(gè)零件可以節(jié)省2500美元，每架飛機(jī)就是250萬美元。如果每年生產(chǎn)144架飛機(jī)，那就是3.6億美元。這種節(jié)省是個(gè)變革。”

Norsk還留意RPD工藝的環(huán)境影響。通過減少鈦廢料的數(shù)量（傳統(tǒng)加工方法預(yù)計(jì)1磅成品產(chǎn)生40磅廢料），該工藝還能減少鈦礦的采掘和冶金量。

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