3D打印鈦零件需降低成本：誰在嘗試這種方法？

鈦作為一種材料，其是相當昂貴的。這種堅韌的材料在航空航天制造中提供了一系列優(yōu)點，包括輕量化強度和通用性，但也比鋁更昂貴。由于波音公司正在努力降低787夢幻客機的成本，3D打印鈦零件可能是其中的一部分。挪威3D打印公司NorskTitaniumAS滿足了波音公司對3D打印件的需求。通過FAA最近批準的一個打印過程，零件制造協(xié)作可以降低夢幻客機的成本，每架飛機節(jié)省多達300萬美元。

一架波音787中可以使用RPD工藝制造的鈦組件估計有1000個?！拔覀冋J為每個零件可以節(jié)省2500美元，每架飛機就是250萬美元。如果每年生產(chǎn)144架飛機，那就是3.6億美元。這種節(jié)省是個變革?！盢orsk還留意RPD工藝的環(huán)境影響。通過減少鈦廢料的數(shù)量(預計1磅上天產(chǎn)生40磅廢料)，該工藝還能減少鈦礦的采掘和冶金量。

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。鈦的溫度升溫數(shù)千度之后由機器人沉積臂作為液體進行3D打印。鈦在沉積后迅速固化。組件在一個閉環(huán)工藝中層層構建，幾乎不需要精加工。

這個4月，Norsk宣布將通過RPD為波音787生產(chǎn)3D打印結構鈦組件。波音設計了組件并且在開發(fā)過程中與Norsk密切合作。為認證這些初始結構組件，波音和Norsk在2月用FAA認證交付物執(zhí)行了一個剛性試驗程序。Norsk是波音高沉積速度材料規(guī)范的首個供應商。對于787Dreamliner上的碳纖維機身和機翼，鈦的使用至關重要。這也是波音公司的主要競爭對手空客及其A350噴氣式飛機，其中鈦被廣泛使用。

通過NorskTitanium的快速等離子體沉積(RPD)工藝，可以降低鈦零件的成本。在此過程中，鈦絲被饋送到一組等離子體炬中，這些等離子炬由氬氣環(huán)境保護。通過更有效率、低成本的方式，RPD允許創(chuàng)建與傳統(tǒng)偽造部件一樣強大的部件。波音公司與NorskTitanium緊密合作，設計和開發(fā)部件，部分原因是確保符合FAA的要求。“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?！鄙a(chǎn)200磅的坯料并加工成20磅的組件需要的準備時間是55-75周。同樣的組件通過RPD和精加工構建只需要2-3小時。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%的成本和時間。

FAA批準部件生產(chǎn)過程對于降低成本至關重要，因為它消除了在每個部件上獲得單獨機構批準的需要，這是一個每平方米數(shù)百萬的過程。波音和NorskTitanium已經(jīng)表示，他們的鈦打印部件是第一打印結構元件，被設計為在飛行中處理機身的要求。波音公司在制造噴氣發(fā)動機和太空出租車時已經(jīng)使用用于航空航天應用的3D打印零件，并且也由通用電氣公司制造，因為集團制造商正在金屬3D打印飛機發(fā)動機燃料噴嘴。到目前為止，這項技術顯示出其在航空航天工業(yè)以及其他類型制造業(yè)的潛力越來越大。

來源：長江有色金屬網(wǎng)  
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3D打印金屬材料之鈦及鈦合金材料