近日，通用電氣（GE）對(duì)一個(gè)驗(yàn)證引擎進(jìn)行了測(cè)試，該引擎的35%是由增材制造零件組成的。它被用來(lái)為全新設(shè)計(jì)的先進(jìn)渦輪螺旋槳（ATP）引擎驗(yàn)證3D打印零件。這款A(yù)TP引擎將被用在新的Cessna Denali單引擎渦輪螺旋槳飛機(jī)上，這些輕量級(jí)3D打印零件使得引擎減少了5%的重量，提高了1%的燃油消耗率。
GE的CT7引擎
這些金屬3D打印零件具有拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)，并且能減少引擎所需要的連接部件，這些使得引擎重量變得更輕。“如果使用傳統(tǒng)的減材制造零件和組裝，你需要通過焊接、使用螺栓等方式將零件安裝在一起，而這必定會(huì)增加引擎的重量，”GE航空（GE Aviation）的ATP工程總經(jīng)理Gordon Follin說(shuō)，“在ATP引擎上，增材制造零件減少了對(duì)這些連接的需求，從而降低了重量，同時(shí)還優(yōu)化了零件的設(shè)計(jì)。”
為了給ATP引擎驗(yàn)證3D打印零件，GE開發(fā)了一個(gè)CT7-2E1技術(shù)驗(yàn)證引擎——a-CT7。該引擎的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試一共花了18個(gè)月，是根據(jù)現(xiàn)有的CT7發(fā)動(dòng)機(jī)（非增材）逆向工程制造出來(lái)的。它完全展示了航空航天增材制造的力量，16個(gè)增材制造零件替代了曾經(jīng)的900多個(gè)減材制造零件。他們并未打算將驗(yàn)證引擎投入使用，但由于ATP引擎的架構(gòu)來(lái)自CT7，這使得a-CT7引擎上通過測(cè)試的增材制造零件能用在ATP引擎。
ATP引擎將擁有比航空史上任何一個(gè)引擎更多的3D打印零件。855個(gè)減材制造零件將減少為12個(gè)增材制造零件，而它們占到了ATP引擎總零件數(shù)的35%。3D打印部分包括機(jī)油箱、軸承座、框架、排氣機(jī)匣、燃燒室、熱交換器和固定流道組件。
ATP引擎上的12個(gè)3D打印零件標(biāo)志著增材制造在CFM LEAP引擎上的使用急劇增加。在這之前，CFM LEAP引擎上只出現(xiàn)過一個(gè)3D打印的燃料噴嘴。曾經(jīng)設(shè)計(jì)3D打印燃料噴嘴的八名工程師再次為a-CT7創(chuàng)造出12個(gè)增材制造零件，而下一代a-CT7將擁有更進(jìn)一步的3D打印零件。
GE的3D打印燃料噴嘴
據(jù)GE講，增材制造也幫助提高了生產(chǎn)速度。例如，燃燒室的內(nèi)襯在短短兩天之內(nèi)就被打印了出來(lái)。“增材制造帶來(lái)的另一個(gè)巨大益處是快速推動(dòng)了測(cè)試任務(wù)的完成，”Follin說(shuō)，“對(duì)于像ATP這樣的一個(gè)項(xiàng)目而言，我們宗旨是更快速地對(duì)硬件進(jìn)行測(cè)試，而不是花太多時(shí)間在計(jì)算機(jī)模型上。這樣我們可用測(cè)試所得數(shù)據(jù)來(lái)幫助我們?cè)O(shè)計(jì)下一次迭代，從而生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品。相比傳統(tǒng)的制造方法，增材制造大大縮短了我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期。”
這款1，240SHP ATP引擎是GE一個(gè)新的渦輪螺旋槳引擎系列中的首款產(chǎn)品，專門針對(duì)1000-1600 SHP商務(wù)和通用航空飛機(jī)而開發(fā)，將于2017年底投入使用。將由ATP引擎驅(qū)動(dòng)的新的Cessna Denali將能航行1600海里，其速度高于285節(jié)。
Cessna Denali
GE航空的業(yè)務(wù)副總裁Brad Mottier近日公布說(shuō)，為了全面推進(jìn)其增材制造計(jì)劃，GE已經(jīng)花費(fèi)了大約10億美元。
ATP引擎的特點(diǎn)：
12個(gè)增材制造零件（占總零件數(shù)的35%）
16：1總壓比（OPR）
減少了20%的燃料燃燒（相比同等大小的競(jìng)爭(zhēng)引擎）
提高了10%的巡航功率
基于CT7的、加固了的模塊化結(jié)構(gòu)
全鈦3D氣動(dòng)壓縮機(jī)，以實(shí)現(xiàn)輕量和高效的發(fā)電
冷卻的渦輪葉片，以實(shí)現(xiàn)更大的推力和更高的燃料效率
一體化的電子推進(jìn)控制
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