波音公司首個3D打印造鋁制齒輪箱外殼裝機，Chinook直升機成功飛行測試

導讀：2021年8月9日，南極熊獲悉，航空航天制造商波音公司在國防領(lǐng)域取得了新的進展，他們首次在一架CH-47支奴干直升機上（Chinook，一種由美國波音制造的多功能、雙引擎，雙螺旋槳的中型運輸直升機）對一個3D打印的飛行關(guān)鍵部件進行了飛行測試。

作為T408發(fā)動機演示的一部分，在本次測試中我們可以看到支奴干裝備著由波音公司3D打印的鋁制齒輪箱外殼進行飛行。據(jù)報道，這是旋翼機帶著這樣的部件飛行的首個案例，同時也為支奴干的其他3D打印技術(shù)的發(fā)展鋪平了道路。

波音公司的首席驅(qū)動系統(tǒng)工程師托德-哈德說："據(jù)我們所知，這是第一次在這樣的關(guān)鍵飛行部件上使用增材制造技術(shù)。我們在波音公司過去幾年所做的大量工作的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了一個可重復制造的過程，滿足了適合飛行部件的所有質(zhì)量要求。就靈活性而言，它只是為我們能做的事情開辟了一個充滿新的可能性的世界。"

△波音CH-47"支奴干"。圖片來自英國國防部

CH-47支奴干直升機

波音CH-4支努干的首次飛行可追溯到60年代初，它是一種雙引擎、串聯(lián)旋翼的重型直升機。時至今日，這款旋翼機仍是西方最重的起重直升機之一，常被用于空中突擊任務、部隊和彈藥投放以及食品和水運輸。支奴干的平均制造成本達到了令人瞠目結(jié)舌的3500萬美元，其最高飛行速度為302公里/小時。

作為一個制造商，波音公司對其產(chǎn)品的持續(xù)投資感到自豪。特別是新的T408發(fā)動機演示，旨在展示 "支奴干 "一套新型發(fā)動機又將投入使用，其馬力比目前的配備多50%。更重要的是，這次飛行試驗成功的關(guān)鍵是3D打印的鋁制齒輪箱外殼，它被證明能夠承受旋翼機飛行的高壓力。

Harder補充說："支奴干直升機仍然是一個充滿新挑戰(zhàn)的平臺，我們正在研究新的制造技術(shù)和其他領(lǐng)域，以使我們進入下一個50年的飛行，并表明我們正在朝著這個方向前進。在支奴干的制造領(lǐng)域內(nèi)有很多前沿的技術(shù)，這對我們的未來的客戶業(yè)務拓展來說是相當有價值的"。

△3D打印的鋁制齒輪箱外殼。圖片來自波音公司

交付時間、成本和零件性能

那么，直升機的關(guān)鍵部件為什么首先要選擇3D打印呢？事實上，像國防部門這樣的重工業(yè)機構(gòu)往往因其較長的交貨時間而臭名昭著，這可能使備件采購成為軍隊的困難點，特別是現(xiàn)役的部件已經(jīng)過時的情況下，這種難題就會愈發(fā)突出。通過在內(nèi)部使用3D打印技術(shù)進行終端生產(chǎn)，波音公司能夠避免傳統(tǒng)制造的漫長交貨時間，同時確保將齒輪箱外殼的成本降到最低。

增材制造所賦予的設(shè)計自由度也是值得一提的，因為減少不必要的部件重量對于像支奴干這樣的重型運輸工具是至關(guān)重要的。通過優(yōu)化增材制造的齒輪箱外殼，波音公司的工程師們能夠生產(chǎn)出更高性能的部件，更適合于用途。

波音增材制造副總裁Melissa Orme解釋說："AM允許在設(shè)計中發(fā)揮傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的創(chuàng)造力，并被用于優(yōu)化更好的航空航天產(chǎn)品的設(shè)計。我們正在不斷尋找機會，在這些機會中，我們可以采用增材制造技術(shù)，通過精簡車輛，減輕其重量，并提供更多的耐用性來提高產(chǎn)品性能。"

△波音公司最近的T408發(fā)動機演示。圖片來自波音公司

僅在過去的一年里，在國防和更廣泛的航空航天領(lǐng)域，已經(jīng)有幾個3D打印飛行部件的里程碑。航空航天公司霍尼韋爾航空航天公司獲得了聯(lián)邦航空管理局（FAA）對其首個3D打印飛行關(guān)鍵發(fā)動機部件的認證?！?/5號軸承座”部件是達索獵鷹20G海上巡邏機上的ATF3-6渦輪風扇發(fā)動機的一個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。

在其他地方，喬治亞州特倫頓市戴德縣中學的學生最近使用他們學校的FDM 3D打印機為國際空間站生產(chǎn)可飛行的部件。這些部件是在工業(yè)級Stratasys Fortus 450mc上打印的，使用的是高性能的ULTEM長絲，這種材料的特點是強度高、耐燃、介電穩(wěn)定性好。