GKNA公司開發專有激光金屬線沉積技術，可打印尺寸達3米的航空部件

魔猴君  行業資訊   723天前

2022年10月25日，位于英國布里斯托爾的GKN Aerospace (GKNA) 公司開發了一種專有激光金屬線沉積 (LMD-w) 技術，可應用到大型航空航天部件的制造上。該公司是一家專注于為民用和國防客戶提供機身和發動機產品的制造商，具有金屬和復合材料方面的專業知識。

增材制造的采用符合GKNA對更可持續的航空航天未來的追求，該公司認識到了增材制造技術在優化發動機和結構部件的重量/成本方面的價值，同時也承認他們目前在保證其制造可重復性方面遇到了挑戰。

GKNA 的首席技術專家蒂姆霍普（TimHope）表示：“從根本上說，我們需要建立信心。對于增材制造，可重復性、再現性讓人們對這項工藝產生了信任，并相信我們在交付零件時，需要按時交付它以實現零缺陷的成本。金屬增材制造技術的作用就是為我們降低了技術風險，可以更好為客戶提供服務。”

在GKNA的工廠里，有多個從EOS和renishaw采購的直接金屬激光燒結（DMLS）系統正在運行。此外，通過 AIRLIFT 研究計劃所開發的激光金屬線沉積 (LMD-w) 技術目前已被應用到該公司的發動機業務中。據了解，LMD-w技術所允許的最大打印尺寸上達到了3米，有望應用于航空結構產品。

△GKN Aerospace 通過 AIRLIFT 研究計劃開發的專有激光金屬線沉積 (LMD-w) 技術。 

盡管 GKNA 目前已經在采用LMD-w設備打印飛行部件，但他們仍需對該項技術進一步驗證：根據其自己的標準、客戶和當局的標準。像增材制造這樣的新工藝的認證仍然是 GKNA 面臨的最大挑戰之一，雖然過程監控和模擬有助于解決這個問題，但據說開放系統也有很大幫助。因此，GKNA可以保證其 LMD-w工藝的質量，但對于粉末床熔融類的引入性技術，它還需要與供應商建立良好的聯系。

GKNA 的另一位負責人Hughes指出：“如果你的客戶來自于航空航天領域，那你就需要認識到增材制造供應鏈的所有部分、飛行部件的終端服務對象是航空當局。客戶描述了他們需要的信息，我們整個價值鏈就需要根據這些信息做出判斷，這取決于熱處理、粉末供應商、機器供應商等各個環節。如果您在其中有看不到的空位，那將是一個挑戰。”

△位于布里斯托爾菲爾頓的 GKN Aerospace 全球技術中心。

在其他車間里，GKNA還引進了一臺由Stratasys 和惠普共同開發的 Designjet 機器、一臺 Ultimaker S5、一臺 Formlabs Form 2 和一臺 Markforged Mark2。這些機器（包括 Designjet）經常被要求生產夾具、固定裝置和設計輔助工具，但 GKNA 永遠不會停止在桌面平臺上。在 Designjet 之后，GKNA 下一個要引入的 3D 打印系統是 Arcam A2。

在 GKNA 展示的打印部件中，有坦克模型和其他使用 LMD-w 制造的近凈成形的部件，以及使用DMLS技術制造的經過認證的支架部件。發動機部件是其粉末床熔融設備主要生產的訂單，而其LMD-w 技術可能會被用來制造那些DMLS技術難以加工的大型構件結構。憑借其強大的3D 打印能力，GKNA 內部的信心正在增長。該公司積極參與一系列標準工作組，認可 NASA、ASTM 和 SAE 等機構近年來在制定此類標準方面取得的進展，并與商業和學術機構保持著良好的關系。但在遵循這些標準的過程中，GKNA 不僅要確保該技術的制造過程是可重復的，而且還要考慮生成航空零件所需的動態特性的成本。

Hope 估計：“在航空航天領域，增材制造只有兩個挑戰：生產力挑戰和認證挑戰。您能否每天都以同樣的方式制造正確的零件，這是一項巨大的技術挑戰。然后您能否使其與其他工藝相比具有成本效益？一旦您確定了這兩個關鍵因素，您就可以獲得增材制造的真正獲勝標準。就未來的可能而言，這些東西很棒，但要讓這些東西發生，我們必須能夠讓它應用到飛機上，這關乎監管機構和最終用戶對性價比的信心。”

Hughes補充道：“增材制造技術現在處于炒作曲線的業務端。你會看到很多有趣的東西，但我們需要在真實的應用程序上以真實的方式實現這一點，為未來解鎖有趣的東西，這些關于我們能否在中短期內獲得真正的商業利益和長期回報？我們都可以看到增材制造領域中的拓撲優化、功能集成，所有的這些都是好東西。但客戶和認證機構的對這項技術的信心，才是它現在需要面對的業務問題，這也是我們的重心所在。”

△使用 GKN Aerospace 的 LMD-w 技術打印的零件。

GKNA 有意保持其領域的領導地位，霍普認為，實現這一目標的關鍵是確保業務可持續發展：“航空航天領域的OEM 并不多，因此我們在增材制造方面所做的一切都專注于建立供應商信任。如果您了解我們客戶的需求，能夠按照客戶的交期完成交付，那么您將獲得可持續發展的業務。創新來自市場需求、業務和技術可行性，三者需要結合。但只有當你能以一種信任的精神反復地做到這一點時，你才會成功。”

在GKNA工廠門廳的盡頭展出有一組DMLS打印的隔音襯墊，Hughes解釋說他是在周四早上收到了該組件的尺寸數據，當晚在 CAD 中為零件建模，在周五與工藝團隊一起進行了組裝，到星期一早上它就出現在他的辦公桌上，最終它被用于發動機測試。這一整套流程清楚展示了從想法到模型的速度有多快，而這一切都是憑借強大的金屬3D打印能力才付諸實踐的。

來源：南極熊