制造巨头霍尼韦尔公司3D打印技术应用现状

在一个效率和速度对企业而言至关重要的世界里,缩短生产周期所产生的效果不言而喻。全球制造巨头霍尼韦尔(Honeywell)正在借助新兴的增材制造技术实现这一点,是飞机零部件的生产比传统技术更快,而且不会牺牲质量。这一技术也被称为3D打印,它可以实现高性能、轻重量飞机零部件的设计,而且使用的时间只有铸造技术的一小部。

传统上,在制造飞机零部件时,首先要根据一个CAD文件制造出自定义的模具,然后送到铸造车间进行铸造(或生产)。该部件往往需要几周或者几个月才能够出来。而使用增材制造,厂商只需将该CAD文件直接上传的3D打印设备中,该部件就可以在几个小时或者几天内打印完成。这是一个更高效而经济的过程。

除了增加效率之外,增材制造也可以加快新的和更加复杂的零部件的开发。由于该技术比当前的制造工艺更精确,因此其应用的可能性也就大大增加了。比如在其航空航天业务板块,霍尼韦尔就正在将其用于一些新的设计,这些设计由于其复杂程度导致使用传统方法来制造的话会过于昂贵了。

据3D打印联盟了解,霍尼韦尔的Federal Manufacturing & Technologies(FM&T)也在做这样的事情,该公司在堪萨斯城的运营着一个美国国家安全设施。在那里,一种被称为拓扑优化的新方法被用来以更有效的方式制造工具。工程师们只需输入对某种工具的功能和物理要求,然后,计算机算法就会与3D打印机一起来创建出一个被优化得比用传统方法制造的更轻、更强的部件。虽然这些部件可能看起来有点奇怪,但是对于需求而言,它们在无论是形状还是尺寸方面都是完美的,可以在几周,而不是几个月内生产。

值得一提的是,尽管增材制造业迄今仍然是一个相对较新的产业。霍尼韦尔公司早在2010年6月就已经将3D打印的镍合金718部件用在了其测试飞机上,并因此成了全球首家尝试应用直接3D打印部件的航空制造企业。

在此之后,该公司又多次进行了其他3D打印测试,包括2012年的发电机组零部件。在2015年1月,霍尼韦尔甚至成为了第一家使用电子束熔融(EBM)技术制造同样的718超级合金的航空航天部件。这个部件是在一个实验性设计上的HTF7000发动机管。以前是由8个不同的部件组合而成的,如今只需一个部件,而且只用了短短几周,而不是几个月的设计时间。

“很少有公司能够像霍尼韦尔这样如此深入地拥抱增材制造。”该公司增材制造工程的研究人员Don Godfrey说:“我们是首家在中国、印度、欧洲、墨西哥和美国打造3D打印实验室的航空航天公司,我们看到了这项技术的价值,并将继续研究它在飞机上的用途。”

不过,Godfrey认为,目前的许多3D打印技术实际上并不太适合除了实验室之外的其它应用。因为就他看来,金属3D打印技术在成本节约方面的优势并不是那么明显。尽管确实节省了大量的时间,但是相关的成本使得该技术的吸引力在很大程度上受到了限制。而且飞机装配过程又是如此的复杂,因此传统的制造工艺还不能完全被淘汰。

那么霍尼韦尔的解决方案是什么?转向了ArCAM公司的电子束熔融(EBM)3D打印技术。该技术不仅显著减少了生产时间,还可使用任何类型的金属材料,同时也能够实现各种复杂的几何形状和灵活的设计。“霍尼韦尔正在开发这种技术以减少工装方面的预算投入,并将其用于制造领域,以减少部件成本、提升质量。”他说。“以前可能需要六七个星期制造的工具,现在只用一两天就能3D打印完成。如果我们能够比计划提前三个月获得测试钻机所需的工具,就可以在工程进度和项目成本方面节省数万美元的成本。”

不过,该技术也有自己的问题,其部分在于该3D打印机产生的高温。“这款设备一旦运行起来其温度就不会低于1900华氏度,因此在能够将部件从机器中取出之前,您必须花上大约8个小时的时间让它冷却下来——这些都需要计算到整体制造时间里。”Godfrey说。尽管激光3D打印的部件也会非常热,但是它们处理的速度要快得多。

尽管如此,霍尼韦尔依然在向前推进该技术。他们目前正在印度班加罗尔测试和开发的新金属粉末——这个项目需要3D大多达1000个测试板来进行测试。更重要的是,霍尼韦尔希望能够打破现有材料的局限,他们已经盯上了超过40种新型的金属粉末。

展望未来,霍尼韦尔已将目光投向了星空。该公司除了进一步扩大其镍和铝的增材制造能力之外,还将进一步研究将3D打印用于太空发射领域的零部件的制造。

 

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