近日，美國圣母大學(xué)渦輪機械實(shí)驗室（NDTL）、挪威鈦（Norsk Titanium）、普拉特&惠特尼公司（Pratt & Whitney）和TURBOCAM國際公司宣布對采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的整體鈦葉片螺旋槳進(jìn)行進(jìn)一步測試。首次測試是2018年完成的，本次測試將檢測螺旋槳的動(dòng)態(tài)性能。該產(chǎn)品采用挪威鈦的快速等離子沉積TM（RPDTM）技術(shù)生產(chǎn)而成，將按照普拉特&惠特尼公司目前渦輪機械零部件的質(zhì)量認證標準進(jìn)行認證。本次測試完畢后可證明增材制造可應用于渦輪機械領(lǐng)域，同時(shí)也為完成產(chǎn)品整個(gè)認證工作鋪平道路。

測試將在NDTL位于美國印第安納州的渦輪機械測試中心進(jìn)行，該中心擁有全球最先進(jìn)的技術(shù)。首次測試結束后，產(chǎn)品滿(mǎn)足所有的設計、速度和壓力比測試點(diǎn)。本次測試著(zhù)重觀(guān)察產(chǎn)品的高周疲勞和低周疲勞特性。測試將包含多種加速和減速測試，觀(guān)察實(shí)時(shí)震動(dòng)對葉片的影響。

測試前，TURBOCAM國際公司先做了一次制造質(zhì)量評估。評估未發(fā)現剩余應力集中。應力集中會(huì )導致變形。此外，TURBOCAM國際公司還確定了挪威鈦的快速等離子沉積TM技術(shù)所用的材料也十分適合傳統軋材廠(chǎng)所使用，其性能媲美Ti-6Al-4V鍛件。

整個(gè)項目的最終計劃是為了建立制造渦輪機械用復雜、超負荷零部件的規范。同時(shí)，實(shí)現減少制造成本和生產(chǎn)時(shí)間的目標。這一目標已經(jīng)在Ti6Al4V機身零部件的制造上得以實(shí)現。

普拉特&惠特尼公司將監督整個(gè)制造和測試過(guò)程，為未來(lái)發(fā)動(dòng)機的進(jìn)一步發(fā)展提供數據支持。公司發(fā)言人稱(chēng)，很高興能夠參與這次測試工作。利用增材制造技術(shù)，如挪威鈦的快速等離子沉積TM技術(shù)，能夠在制造關(guān)鍵渦輪機械零部件時(shí)實(shí)現縮短制造步驟和研發(fā)時(shí)間。

與我們常見(jiàn)的基于粉末床的選區熔化金屬3D打印技術(shù)相比，挪威鈦的快速等離子沉積TM技術(shù)是另外一種金屬3D打印技術(shù)。根據ASTM的歸類(lèi)，快速等離子沉積TM技術(shù)屬于定向能量沉積（DED)3D打印技術(shù)。據稱(chēng)，國內鉑力特通過(guò)其自主研發(fā)的DED定向能量沉積技術(shù)（LENS同軸送粉激光熔覆3D打印技術(shù)）在3D打印整體葉盤(pán)方面擁有多年的經(jīng)驗。

增材制造的零部件用于安裝在飛機上已經(jīng)有多年的歷史了，但其作用主要局限于非關(guān)鍵部件，如管道系統和內飾部件。即使是用于發(fā)動(dòng)機部件（如著(zhù)名的GE Leap發(fā)動(dòng)機燃料噴嘴），其對零部件的性能要求主要是熱傳導而不是機械性能。而對于整體葉盤(pán)來(lái)說(shuō)，其挑戰來(lái)自熱傳導和機械性能兩方面，可以說(shuō)3D打印的整體葉盤(pán)如果能夠通過(guò)層層航空性能要求測試，這的確是增材制造業(yè)的里程碑。

不過(guò)對于飛機應用來(lái)說(shuō)，如何獲得認證是重要的挑戰。因為飛機行業(yè)傾向于認證零件設計并堅持使用該設計貫穿整個(gè)飛機的生產(chǎn)壽命周期。普惠的全程參與，對推動(dòng)3D打印獲得認證起到關(guān)鍵的作用。

此外，2019年2月，SAE和挪威鈦推出了定向能量沉積（DED）3D打印技術(shù)應用的標準。合作制定的兩個(gè)標準是AMS7004（關(guān)于Ti-6Al-4V應力消除的等離子弧定向能量沉積增材制造的鈦合金預制件）和AMS7005（送絲等離子弧定向能量沉積增材制造工藝）。新標準確定了航空航天領(lǐng)域的用戶(hù)采購挪威鈦快速等離子沉積預制件的最低要求。這為挪威鈦在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展再一次奠定了基礎。

挪威鈦于2017年2月獲得了首個(gè)3D打印鈦合金結構件的FAA適航認證，其快速等離子沉積?技術(shù)已經(jīng)被應用到波音787夢(mèng)想系列飛機上。據稱(chēng)，可以將零件成本降低30%，并且可以降低能耗、減少材料浪費和縮短生產(chǎn)周期。