轉(zhuǎn)自21世紀經(jīng)濟報

　　除了霍尼韋爾，航空界還有很多機構(gòu)在嘗試運用3D打印技術。在去年交付的A350采用了部分3D打印部件后，空客計劃今年將把3D打印的客艙隔板裝入客艙，并計劃2018年為飛機機翼裝上3D打印的擾流罩。

　　第四屆世界3D打印技術產(chǎn)業(yè)大會5月31日在上海拉開，當與會者集中討論3D打印技術的應用前景時，航空業(yè)今年已經(jīng)迎來應用突破。

　　此前一天，空客在創(chuàng)新日活動上透露，其采用3D打印技術制造的客艙隔板和擾流板裝上飛機已經(jīng)提上日程。前不久空客更是提起一項新專利：運用的3D打印技術可以打印出一整架飛機。

　　比主制造商更進一步的是，技術供應方已經(jīng)在研究如何將3D打印運用于技術含量更高的發(fā)動機上。

　　21世紀經(jīng)濟報道記者5月參觀霍尼韋爾航空航天集團（下稱“霍尼韋爾”）在美國鳳凰城的實驗室了解到，2015年年初其首次運用3D打印技術生產(chǎn)出了HTF7000發(fā)動機的一個部件，公司計劃今年再進一步，將多個3D打印部件裝入TPE331發(fā)動機。這兩個型號的發(fā)動機在全球支線客機和通航飛機上運用廣泛。

　　3D打印在國內(nèi)方興未艾。但在參觀期間記者了解到，3D打印技術在國外已經(jīng)發(fā)展多年，早期稱為增材制造（Additive Manufacturing）。霍尼韋爾增材制造專家Donald Godfrey向記者介紹，目前市面上主要增材制造技術包括直接金屬激光燒結(jié)、電子光束熔煉和硅砂成型等幾大類型，技術指標各有不同。

　　“3D打印技術的好處是提升零部件質(zhì)量，大幅縮短生產(chǎn)和交付時間，從而節(jié)約投入成本，此外也可以減輕零部件重量。”Donald Godfrey向記者說。但他也表示，由于成本等原因，目前3D打印技術更多地用于產(chǎn)品設計或者測試，還無法用于大規(guī)模量產(chǎn)。

　　不過霍尼韋爾已經(jīng)為3D打印技術畫出藍圖——到2020年，40%的飛機零部件將采用3D打印技術生產(chǎn)。包括鳳凰城和上海在內(nèi)，霍尼韋爾已經(jīng)在全球設立了四個3D打印技術實驗室，試圖提升現(xiàn)有3D打印技術的成熟度。

　　更輕更快的3D打印

　　霍尼韋爾總部位于美國亞利桑那州鳳凰城，其增材制造中心也設立在此。此前，這一業(yè)務很少對媒體開放。

　　Donald Godfrey是霍尼韋爾事業(yè)部的研究員級工程師，在先進制造工程部負責新產(chǎn)品研發(fā)。記者在他的講解下見到了使用3D打印零部件的過程，以及打印出來的樣件。

　　樣件看上去并不起眼。記者拿到的樣件包括一個網(wǎng)格狀的立方體、一個等比例縮小后的發(fā)動機模型、一個橫切面和一個鑰匙鏈，長寬高都在十厘米之內(nèi)。但和傳統(tǒng)方式生產(chǎn)出的同一產(chǎn)品比較便可發(fā)現(xiàn)，3D打印產(chǎn)品重量要輕上一半左右，并且能用更少的材料和體積，達到同樣的使用需求。

　　Donald Godfrey介紹，目前霍尼韋爾正在研究的增材制造技術分為硅砂成型（或稱砂型3D打印技術）、激光燒結(jié)（DMLS）以及電子束熔煉（EBM）三類。無論采用哪種機器，其工作原理都是通過軟件建模，將要打印的部件切割成無數(shù)層數(shù)字切片，在此過程中，每一層實體切片需要不斷與電腦建模的數(shù)字切片對比，從而發(fā)覺偏差，進行修正。

　　三種技術中硅砂成型較為普遍，另外兩種則對材質(zhì)的耐溫性要求更高：激光燒結(jié)的溫度在200度以上，電子束熔煉超過1900度。

　　霍尼韋爾是航空航天業(yè)中第一家采用電子束熔煉技術、以718鎳基超合金生產(chǎn)零部件的企業(yè)。718鎳基超合金是目前應用最為廣泛的高溫超合金之一。

　　“電子束熔煉技術的優(yōu)勢有四個方面，不需要模具，可以減少時間成本，任何金屬材質(zhì)都可以加工，并且能夠支持各種復雜的幾何結(jié)構(gòu)，設計上更為靈活。”Donald Godfrey總結(jié)道。在霍尼韋爾看來，從嚴格意義上講，電子束熔煉技術才是真正的3D打印技術。

　　去年1月，霍尼韋爾首次采用電子束熔煉技術“打印”出了HTF7000發(fā)動機的管腔。這一發(fā)動機型號廣泛應用于一系列中遠程公務機，包括在國內(nèi)較為常見的達索獵鷹、龐巴迪挑戰(zhàn)者、灣流等機型。

霍尼韋爾副總裁Bob Smith對記者介紹，未來新技術運用后，有望降低50%的制造成本。成本節(jié)約是因為簡化了設計程序——在新技術的幫助下，8個部件可以組合成1個部件，交付周期可以從幾個月大幅縮短到幾周。比如以往用傳統(tǒng)工藝研制渦輪葉片的樣件需要三年，結(jié)合3D打印技術僅需要9周。

Donald Godfrey表示，今年霍尼韋爾還會更進一步，年內(nèi)將打印6個TPE331發(fā)動機部件。霍尼韋爾生產(chǎn)的這一發(fā)動機型號已經(jīng)生產(chǎn)了上萬臺。

大規(guī)模量產(chǎn)尚需時日

不過Bob Smith和Donald Godfrey等諸多霍尼韋爾人士都坦率地表示，目前3D打印技術還是用于產(chǎn)品原型設計和測試產(chǎn)品，并沒有用于大批量生產(chǎn)。

霍尼韋爾在實踐后發(fā)現(xiàn)，目前3D打印技術的經(jīng)濟效率還不足以和傳統(tǒng)鑄造技術匹敵，大多數(shù)公司3D打印的部件是按照鑄造或加工的目的而設計的，使用增材制造理念設計部件的還不普及。

從Donald Godfrey的經(jīng)驗來看，目前采用3D打印技術生產(chǎn)部件可以節(jié)省時間，但成本更高，技術更廣泛地推開才能降低成本。

此外，航空器的組裝過程也較為復雜。3D打印技術還不足以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的組裝程序。一些3D打印技術能夠支持的部件大小有限。

目前霍尼韋爾在鳳凰城、上海、印度班加羅爾和捷克布爾諾設立了3D打印技術實驗室，進一步測試現(xiàn)有技術的成熟度。以上海實驗室為例，其3D打印技術能夠打印出長寬高最大為25cm、25cm、32.5cm的部件。

按照霍尼韋爾提供的資料，公司計劃到2020年實現(xiàn)40%的部件采用增材制造的理念設計，也就是40%的部件都具備采用3D打印技術生產(chǎn)的能力。

除了霍尼韋爾，航空界還有很多機構(gòu)在嘗試運用3D打印技術。在去年交付的A350采用了部分3D打印部件后，空客計劃今年將把3D打印的客艙隔板裝入客艙，并計劃2018年為飛機機翼裝上3D打印的擾流罩。

空客前不久還更進一步地提出了一項全新的技術專利。除了飛機更輕更節(jié)省燃油外，整個機身都可以采用3D打印技術。不過，與霍尼韋爾等機構(gòu)已經(jīng)進入研發(fā)程序的技術相比，這一全新的技術還遠未到進入實際研制階段，距離大規(guī)模量產(chǎn)更為遙遠。