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可用于維修飛機渦輪機的神器——Optomec LENS工藝金屬3D打印系統(tǒng)

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2021年10月18日，工業(yè)3D打印機制造商Optomec已將一套價值100萬美元的LENS定向能量沉積（DED）系統(tǒng)出售給一個長期的航空客戶。雖然該客戶沒有透露姓名，但外界認(rèn)為它購買該系統(tǒng)是出于優(yōu)化渦輪機的生產(chǎn)成本和飛行準(zhǔn)備的目的，提高其在飛機維護、修理和大修（MRO）市場的地位。

Optomec公司的JamieHanson說："使用Optomec公司的AM工藝修復(fù)渦輪機部件，確實有三個優(yōu)勢。相對于手工修理，它可以節(jié)省時間和成本。其次，它需要的熱量輸入少得多，所以基礎(chǔ)金屬零件受維修的影響小得多。最后，由于自適應(yīng)AM工藝增加了較少的修復(fù)金屬，下游的加工成本就會大大降低"。

△一臺正在MRO設(shè)施中進行大修的噴氣發(fā)動機。照片來自Optomec公司

Optomec公司的LENS技術(shù)

Optomec公司位于新墨西哥州，專門生產(chǎn)DED和氣溶膠噴射打印（AJP）3D打印機，前者被證明特別善于解決飛機MRO應(yīng)用。從本質(zhì)上講，他們公司的LENS方法的工作原理是將金屬粉末吹過一個噴嘴，然后用激光陣列將其熔化成零件，這個過程非常適合在現(xiàn)有的保形表面上添加材料。

在過去的幾年里，Optomec已經(jīng)升級了技術(shù)能力，首先推出了LENS CS 600和CS 800，然后是CS250和高產(chǎn)量的HC-TBR 3D打印機。該公司還提高了系統(tǒng)的靈活性，為LENS機器引入了銅材料打印的兼容性和鋁的3D打印技術(shù)，并在2020年為其Huffman單元推出了機器人自動化。

實際上，這些改進使Optomec系統(tǒng)對那些尋求進入大批量渦輪機葉片維修領(lǐng)域的人來說更具吸引力，而且它們后來還發(fā)現(xiàn)LENS技術(shù)可以在國防上可以得到廣泛應(yīng)用。僅在過去的12個月里，該公司就與美國空軍簽訂了合同，以確定噴氣式渦輪機的打印參數(shù)，并開發(fā)出大批量的發(fā)動機MRO 3D打印機。

為了突出采用LENS的潛在成本節(jié)約，Optomec公司還在去年6月推出了一個投資回報率（ROI）評估工具。據(jù)稱，該成本計算器能夠為尋求在燃?xì)廨啓CMRO中改用DED的個人客戶評估自動化激光熔覆設(shè)備的盈利能力。

△Optomec的LENS技術(shù)能夠在現(xiàn)有零件上沉積額外的材料，使其成為航空航天MRO的理想選擇。

照片來自Optomec公司。

優(yōu)化渦輪機維修

由于可能與NDA有關(guān)的原因，Optomec公司沒有透露最新買家的名字，但它將該客戶描述為一個 "領(lǐng)先的供應(yīng)商"，其在航空MRO市場的價值為370億美元。據(jù)了解，該客戶也是Optomec系統(tǒng)的現(xiàn)有采用者，它已經(jīng)使用了五臺以上的3D打印機來維修飛機發(fā)動機和工業(yè)燃?xì)廨啓C中的渦輪機部件。

據(jù)Optomec公司稱，客戶計劃采用他們技術(shù)的自適應(yīng)軟件和即時激光功率調(diào)整功能，為磨損的發(fā)動機部件提供精確金屬增材維修。客戶這樣做的目的是將渦輪機恢復(fù)到其原始制造商規(guī)定的規(guī)格，同時減少對打印在上面的金屬特性的干擾，提高終端部件的質(zhì)量。

我們還相信，此舉將使這家航空供應(yīng)商將兩個手動渦輪機維修過程合并為一個自動程序，從而降低其發(fā)動機大修成本。Optomec公司的系統(tǒng)每年能夠修復(fù)數(shù)以萬計的渦輪機，它的MRO裝置總數(shù)達(dá)到100個，它說這些機器現(xiàn)在是 "燃?xì)鉁u輪機行業(yè)的黃金標(biāo)準(zhǔn)"。

△阿提哈德工程公司的3D打印MRO設(shè)施。照片來自阿提哈德工程公司。

AM應(yīng)用在飛機MRO中的飛速發(fā)展

3D打印在自動化、加速和擴大飛機發(fā)動機渦輪部件的維修方面的潛力愈發(fā)受到重視，我們也看到該技術(shù)被越來越多地部署在專用設(shè)施的MRO中。早在2019年，阿提哈德工程公司曾與EOS和BigRep合作，開設(shè)了一個新的阿布扎比3D打印綜合體，旨在減少母公司阿提哈德航空公司飛機的航空器停機時間。

幾個月前，柯林斯航空航天系統(tǒng)公司公布了類似的計劃，在新加坡建立一個航空航天創(chuàng)新中心。該中心于2020年2月正式開放，是柯林斯公司在美國以外的首個此類設(shè)施，據(jù)說擁有創(chuàng)建原型零件和工具以及為客戶MRO提供 "原始設(shè)備"所需的3D打印能力。

根據(jù)Optomec最近的一項研究，自動金屬3D打印可以為LENS的采用者提供180%的投資回報率，這樣的自動覆層在燃?xì)廨啓C維修方面也具有很大的潛力。該報告由激光加工專家Terry VanderWert發(fā)表，使用了一系列的質(zhì)量、成本和深入的投資回報率比較，并最終得出結(jié)論：DED比手動葉片和葉片維修更具成本效益。