倍豐科技金屬3D打印制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鈬娮?/a>

來(lái)源：倍豐科技

航空發(fā)動(dòng)機(jī)有80%的部件與燃?xì)廨啓C(jī)類(lèi)同，國(guó)際上 引領(lǐng) 航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)的企業(yè)，基本上也是燃?xì)廨啓C(jī)的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)者。近年來(lái)增材制造技術(shù)已成為這些龍頭企業(yè)技術(shù)突破的重要研究方向，蘇州倍豐在接到這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，美國(guó)GE和德國(guó)西門(mén)子已經(jīng)完成了3D打印的預(yù)混器。

△西門(mén)子：SGT-A05型燃機(jī)3D打印低排放預(yù)混器

項(xiàng)目目的：在3D增材制造一體成型技術(shù)下，有效提高燃料和空氣的預(yù)混均勻度。

研究方向
通過(guò)3D金屬選區(qū)激光熔化技術(shù)（Seletive Laser Melting，SLM）率先在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵部件的材料研究-結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-3D打印-后處理-性能檢測(cè)-功能試驗(yàn)的全部流程。

1、材料：金屬粉末

2、設(shè)計(jì)：3D數(shù)模

3、制造：3D打印

4、性能檢測(cè)

5、功能測(cè)試

燃?xì)鈬娮炜傮w方案實(shí)施
蘇州倍豐團(tuán)隊(duì)率先完成
01｜噴嘴設(shè)計(jì)+3D數(shù)模

• 采用三維建模對(duì)燃燒室結(jié)構(gòu)建模
• 采用ANSYS FLUENT軟件進(jìn)行燃燒室流場(chǎng)CFD模擬分析
• 增材制造一體化設(shè)計(jì)應(yīng)用
  

三種設(shè)計(jì)方案

02｜制造：3D打印

增材制造研究

• 材料維度
  

• 熔池維度
  

• 區(qū)域維度
  

• 零件維度
  

超大復(fù)雜構(gòu)件一體化成型研究

• 懸空角度＞45°
  

• 懸空?qǐng)A弧直徑＜4mm
  

• 懸空面＜2mm
  

• 打印過(guò)程應(yīng)力研究
  

增材制裝備和工藝研究

采用倍豐開(kāi)發(fā)SP800設(shè)備完成全程打印工作，通過(guò)整套金屬粉末處理系統(tǒng)有效提高工件制備過(guò)程效率。

03｜性能檢測(cè)

性能基礎(chǔ)檢測(cè)

• 噴嘴檢測(cè)
  

△孔隙率檢測(cè)

△力學(xué)性能檢測(cè)

△表面粗糙度檢測(cè)

IN718材料工藝驗(yàn)證

• 保證穩(wěn)定的材料性能
  

噴嘴方案有效性測(cè)評(píng)
方案   一

△速度分布

不同截面濃度分析

通過(guò)專(zhuān)業(yè)儀器模擬驗(yàn)證后，模擬結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果吻合。

優(yōu)化結(jié)果

噴嘴出口下游10mm截面，燃料濃度分布不均勻度相比傳統(tǒng)工藝，降低至原有標(biāo)準(zhǔn)的四分之一。

方案   二

△速度分布

不同截面濃度分析

通過(guò)專(zhuān)業(yè)儀器模擬 驗(yàn) 證后 ， 模擬結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果吻合 。

優(yōu)化結(jié)果

噴嘴出口下游10mm截面，燃料濃度分布不均勻度降低至原有標(biāo)準(zhǔn)的五分之一。

方案   三

△速度分布

不同截面濃度分析

通過(guò)專(zhuān)業(yè)儀器模擬 驗(yàn) 證后 ， 模擬結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果吻合 。

優(yōu)化結(jié)果

噴嘴出口下游10mm截面，燃料濃度分布不均勻度實(shí)現(xiàn)最理想化方案設(shè)定數(shù)值，完全滿足實(shí)驗(yàn)要求。

研究成果助力燃?xì)廨啓C(jī)行業(yè)新發(fā)展
蘇州倍豐團(tuán)隊(duì)率先完成成果

01｜實(shí)現(xiàn)超大型噴嘴無(wú)支撐一體化增材制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

• 深度耦合氣流場(chǎng)結(jié)合可打印性要求
• 通過(guò)仿真技術(shù)顯著縮短設(shè)計(jì)優(yōu)化開(kāi)發(fā)周期
• 無(wú)支撐結(jié)構(gòu)模型
  

02｜實(shí)現(xiàn)超大型噴嘴增材制造工藝開(kāi)發(fā)

15件超大型噴嘴一體化打印加工成形，所有噴嘴完整無(wú)裂紋，成品率達(dá)100%。

03｜實(shí)現(xiàn)氣流場(chǎng)仿真設(shè)計(jì) 與3D打印技術(shù)高度融合

• 第一種噴嘴 (改進(jìn)型）
  

實(shí)現(xiàn)類(lèi)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)噴嘴，預(yù)混不均勻度只有 傳統(tǒng)工藝的1/4 以下。

• 第二種噴嘴 (全新設(shè)計(jì)）
  

成功完成第二種噴嘴的全新一體化設(shè)計(jì)和打印，小尺寸管道變徑及加工精度順利降低預(yù)混不均勻 既定方案目標(biāo) 以?xún)?nèi) 。

• 第三種噴嘴 (多管束設(shè)計(jì)）
  

成功完成第三種噴嘴的全新一體化設(shè)計(jì)和打印，極致優(yōu)化設(shè)計(jì)，預(yù)混不均勻度達(dá)到了極佳的 方案認(rèn)可數(shù)值 以下。