奇異積極在航空領域發展 3D 列印利基

作者 | 發布日期 2016 年 09 月 14 日 8:19 | 分類 3D列印 follow us in feedly
下載自美聯社
FILE - In this Tuesday, June 24, 2014 file photo, the General Electric logo is seen at a plant in Belfort, eastern France.  General Electric Co. on Friday, Oct. 16, 2015 reported a decline in third-quarter profit, but strong performances from its core units helped the company top Wall Street expectations.  (AP Photo/Thibault Camus, File)

3D 列印在媒體報導及股市表現上逐漸退燒的同時,在航空產業上似乎逐漸找到第二春,波音正往實驗用 3D 列印技術打造機翼的方向邁進,也與航空產業淵源極深的綜合工業大廠奇異,也不落人後,一方面提出購併 2 家 3D 列印公司,同時宣布以 3D 列印技術打造螺旋槳飛機引擎,減少了 845 個零件。



2016 年 9 月 6 日,奇異發表對積層製造──也就是 3D 列印──未來的看法。奇異計劃在奇異航空事業部之下設立獨立的積層製造部門,執行長傑夫‧伊梅爾特( Jeffrey R."Jeff " Immelt)預期積層製造部門在 2017 年可創造 3 億美元營收,到 2020 年更能創造  10 億美元營收,是將奇異轉型為數位工業公司的關鍵。奇異自 2010 年以來已經在 6 大事業部之下總計投資於 3D 列印高達 15 億美元,在金屬粉末 3D 列印技術領域取得 346 項專利。

在產業界逐漸將 3D 列印應用於直接製造的想法斥為笑話的同時,奇異為何獨排眾議,認為 3D 列印大有可為?這與奇異和航空產業的深度淵源密不可分,首先奇異發展的是金屬材質,而非 3D 列印當前主流的塑膠材質,且奇異打算應用在利基領域,如航空零部件。

航空零部件極度要求輕量化,過去受限於製造上的需要,若形狀特殊,難以一次鑄成,或難以自單一金屬塊切割而成的零部件,往往得規劃分成數塊,之後再焊接、組裝或以鉚釘連接,不僅產生結構弱點,也增加額外重量,若能改以金屬粉末 3D 列印一體成形,可避免上述缺點;此外,如燃油噴嘴等形狀複雜元件,3D 列印一次成形可減少許多工序,使得金屬 3D 列印在航空領域具有特殊利基。

 

簡化設計製造流程

奇異先前推出第一款金屬 3D 列印燃油噴嘴,用於奇異與法國薩法蘭航空引擎(Safran Aircraft Engines,原名 Snecma)合資成立的 CFM 為空中巴士(Airbus)A320neo 所打造的 Leap-1A 引擎之中,CFM 至今已經出貨 1.1 萬具 Leap 系列引擎,每具引擎中有 20 個燃油噴嘴,成為奇異航空積層製造部門長期穩定營收來源,預期到 2020 年將可生產出貨 4 萬個 3D 列印燃油噴嘴。

奇異此次則發表以 3D 列印打造先進螺旋槳飛機引擎(Advanced Turboprop Engine),將用於德事隆航空(Textron Aviation)德納利(Denali)單引擎螺旋槳飛機,由於使用 3D 列印一體成形,減少了 845 個零件,更省去了過去無數零件製造機器必須時時進行的視察與參數調整,也省去了數百項零件採購合約與採購品管,不需為了組裝工序而設計結構殼層,更因此省下可觀的重量。

此外,3D 列印也大幅簡化了引擎這種內部構造複雜產品的設計製造流程,過去需要拆解設計為 300 個獨立零部件,因而得橫跨 50 座不同生產設施,由總計 60 位工業設計工程師設計,用上 40 種不同的工業設計資料系統,才能設計完成一具引擎,改用 3D 列印一次印成後,只需要一份設計資料、8 位工程師、一台金屬 3D 列印機,就能製成,而所有的設計與流程資訊都可透過奇異的 Predix 資訊系統取得。奇異也強調 3D 列印引擎的安全性,表示產品不管是鑄造、焊接、機器切割,還是積層製造,都會符合美國航空總署(FAA)標準。

除了奇異以外,3D 列印大廠 Stratasys 也正在往航空領域發展,先前已經生產數個空中巴士  A350XWB 廣體客機零件,2016 年 9 月發表技術示範,宣稱其新設備可製造更大、強度更高的零件,符合更高品質標準需求,以克服過去 3D 列印製品在強度上不足,而在航空領域接受度低的障礙。

(首圖來源:達志影像)

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