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美铝Arconic与空客合作开展3D打印研究
刘亚威

2017-12-06 | 聚焦

据SAE国际2017年11月22日刊文,美铝Arconic和空客近日宣布达成意向多年合作研究协议,面向飞行器制造提升金属3D打印技术。两家公司将开发定制工艺和参数,以生产和鉴定大型3D打印结构组件,诸如挂架梁和肋结构,长度可达1m。Arconic计划将其在金属增材制造和冶金方面的技术能力与空客的设计和鉴定能力相结合,充分利用过去与监管机构实施认证的经验。

该协议在位于德国法兰克福的Formnext增材和先进制造会议上签署,通过协议,Arconic将使用电子束高沉积速率技术来3D打印零件。该技术适合生产大型航空航天组件,因为其打印速度比用于小型复杂零件的技术要快100倍。此外,Arconic将演示其结合了传统制造和增材制造的Ampliforge专利工艺。Amplifore工艺使用一个先进制造工艺(诸如热处理、热等静压或锻造)处理一个近净成形的3D打印零件。这些工艺增强了3D打印零件的性能(比如相对于仅是增材制造的零件,增加韧性、疲劳强度),减少材料投入和生产准备时间。公司将在其位于俄亥俄州克利夫兰的工厂以及位于宾夕法尼亚州匹兹堡外的Arconic技术中心部署这些增材和先进制造能力。

2017年10月,空客宣布了一项小型机体组件3D打印方面的突破——一个3D打印的钛挂架托架。包括金属打印座舱托架和抽气管在内的3D打印零件已经用于A320neo和A350XWB试验机上,而新的钛托架则是安装在A350XWB的量产机型上。这次的应用是在一款量产的商用飞机上,而不是试验机,标志着更复杂3D打印零件的生产鉴定向前迈进了一大步。它为空客设计更复杂和更轻质的3D打印零件铺平了道路。Arconic正在其位于德克萨斯奥斯汀的制造厂使用激光粉末床技术生产这些钛托架。

Arconic去年宣布与空客达成三项协议。根据这些交易,Arconic将向空客A320供应高温镍制造的3D打印发动机挂架组件。先进镍超合金提升了这些组件的耐热性,让热空气从发动机流向机体的其它部分。Arconic还为A320平台供应3D打印的钛机体托架。这些组件使用激光和电子束粉末床工艺制造。

除了与空客的协议,Arconic正在起位于艾奥瓦州达文波特工厂内安装一个新的卧式炉。炉子用于热处理,这是某些大型航空航天平台高强度产品生产中的关键工序。该项目的建设预计今年底开发,商业生产预计2019年开始。比起当前的工艺,该项目将让Arconic具备热处理更长、更厚板材的能力,包括Arconic最近安装的厚板拉伸机制备的板材,该设备在今年开始商业生产,并且宣称是世界上最大的厚板拉伸机。公司安装该拉伸机以满足厚铝板成型的需求,特别是航空复合材料机翼中的整体厚板翼肋。全球轧制品和运输与建筑解决方案总裁表示:“有了这项新能力,我们将满足特别是单通道飞机翼肋、蒙皮和其它结构组件中板材的需求增长。”

延伸阅读一】 美铝公司将分拆后的新公司命名为Arconic

【据铸造杂志2016年3月15日报道】从美铝公司分拆出的新公司将叫做“Arconic”。与新名字随之而来的是口号“Arconic——创新,工程”,旨在表达新公司“标志性的传承和对工业塑造创新的承诺”。据公司表示,“arc”代表着“进取弧线和为客户、员工、股东与大众持续追求”;“-conic”代表着公司创造标志性产品的历史以及对创新的专注。

去年9月,美铝董事会批准了分拆决定,即将美铝分拆为两家独立、公开交易的公司:一家由主要的铝生产实体组成(铝土矿、矾土、铝、铸造和能源),保留Alcoa的名字;另一家涵盖了“增加值”业务线,包括全球轧制产品,工程产品和解决方案,以及运输和建筑解决方案部门。

美铝的熔模铸造和锻造业务将包括在Arconic公司中。新业务将特别专注航空航天工业(比如喷气发动机和工业燃气轮机叶片,以及航空航天紧固件),以及铝密集的汽车市场(通过轧制产品和铝商业卡车轮毂)。

延伸阅读二】 美铝开设航空航天3D打印金属粉末工厂

【据制造工程杂志2016年7月8日报道】美铝公司日前开设了先进的3D打印金属粉末生产设施。工厂位于美铝技术中心的世界最大的轻金属研究中心,将生产为航空航天零件3D打印优化的钛、镍和铝粉末。美铝还投资了一系列技术以进一步发展增材工艺、产品设计以及合格鉴定。

美铝主席、CEO表示:“美铝在构筑增材制造领先地位的道路上,极为关注关键的原材料棗金属粉末。我们正组合冶金学、制造、设计和产品合格鉴定方面的技术能力,以发掘当前3D打印技术在航空航天与其它市场的潜能。”

用于3D打印耐久、高质量航空航天零件的可用金属粉末数量有限。通过这一扩建,美铝将开发3D打印高性能组件所需的具备特定性能的材料。美铝在金属合金开发上拥有雄厚技术实力,投资了当今航空航天使用的绝大部分铝合金。此外,它在铝金属粉末生产上拥有100年的历史,主要用于火箭燃料、喷漆以及其它产品。

该工厂将成为美铝分拆后新公司Arconic的一部分。美铝在加利福尼亚、乔治亚、密歇根、宾夕法尼亚和德克萨斯为公司构建3D打印能力投资了6000万美元,该工厂属于这笔现金3D打印材料与工艺投资的一部分。除了生产粉末,美铝还专注于提升一系列增材技术,包括最近透露的Ampliforge工艺,一项组合了增材和传统制造的混合技术。使用Ampliforge工艺,美铝设计和3D打印了一个近净成形零件,然后使用一个传统制造工艺(如锻造)处理。该工艺提升了3D打印零件的性能,比只用增材制造的零件增加了刚度和强度,并且加大减少了原材料。美铝正在匹兹堡和克利夫兰试验这项技术。

美铝制造3D打印产品已有20年,拥有和运行着世界上最大的航空航天热等静压(HIP)综合体之一。HIP技术加强了传统方法和增材制造钛和镍基超合金零件的金属结构。通过收购RTI公司,美铝获得了用于航空航天市场与其它工业的钛合金与其它特殊金属的3D打印能力。

空客最近选择美铝为商用飞机供应3d打印钛合金机身和发动机挂架零件,验证了在增材制造方面的领先地位。美铝预计将在今年底向空客交付首个增材制造的零件。

延伸阅读三】Arconic公司与空客公司在3D打印技术领域增强合作

【据航空航天制造杂志2016年12月15日报道】Arconic公司与空客分别签署了两份协议,向空客供应3D打印金属零件,其中一份是向A320家族飞机供应高温镍合金管道零件,另一份也是向A320飞机供应钛合金机体的支架零件。Arconic公司计划2017年第二季度交付第一个零件。这两个协议是基于2016年4月空客与Arconic公司签订的钛合金机身和发动机挂架零件3D打印业务的基础上。正是由于4月份的这份协议使Arconic公司与空客在快速增长的金属3D打印领域建立了创新合作伙伴关系。

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原文链接:SAE国际网站
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