Разделы
Выбрать регион
Следите за нами
Аддитивное производство

Новый центр аддитивных технологий позволит вывести 3D-печать на новый уровень

6 октября самолет «Боинг-747», модифицированный для испытаний реактивных двигателей, вырулил по бетонной полосе на краю пустыни Мохаве и взлетел при помощи совершенно нового двигателя, прикрепленного к его левому крылу. Хотя первый полет с этим двигателем был недолгим, он все же вошел в историю авиации.
В первый раз двигатель под названием LEAP взлетел с 19 топливными форсунками, изготовленными методом 3D-печати из слоев металлического порошка при помощи управляемого компьютером лазера. «Мы конструировали эти форсунки так, чтобы они эффективно подавали топливо в реактивный двигатель. Но при этом у нас получилось еще и произведение искусства», — говорит Грег Моррис, один из первых разработчиков 3D печати, руководящий исследованиями производства в GE Aviation (GE Aviation приобрела эту компанию (Morris Technologies) в 2012 г.). — Методы типа 3D-печати дают конструкторам дополнительную свободу для их воображения. Изготовить такую форсунку каким-либо иным способом — невозможно».

форсунка топливная

Топливная форсунка для двигателя LEAP, изготовленная методом 3D-печати. Графические материалы предоставлены: CFM International
Компания GE считает, что 3D-печать и другие аналогичные аддитивные производственные средства позволят снять ограничения для работающих в этой компании конструкторов. Компания недавно объявила, что потратит $32 млн. на строительство в штате Пенсильвания нового учебно-исследовательского центра, специализирующегося на аддитивных технологиях. «Мы хотим привлечь внимание к использованию аддитивных технологий, — говорит Моррис. — Хотя этот инструмент пока еще очень новый, но уже доказал свою мощь и эффективность. Мы хотим максимально использовать его во всех подразделениях GE».
Производство по аддитивным технологиям — это противоположность традиционным субтрактивным технологиям типа токарной обработки, фрезерования и сверления, при которых от продукта отрезается какой-либо материал, прежде чем этот продукт примет свою окончательную форму. При использовании аддитивных технологий (как следует из самого названия), компоненты производятся путем укладки одного тонкого слоя материала поверх другого. Это аналогично, например, составлению буханки хлеба из отдельных ломтей.
Такой подход позволяет конструкторам создавать более легкие и более надежные формы, которые раньше произвести было невозможно. Так как готовые компоненты будут выглядеть почти так же, как и в окончательном виде, такая технология позволит значительно уменьшить количество производственных отходов.

применение аддитивных технологий металлов

Производство по аддитивным технологиям позволяет конструкторам создавать такие детали, как эта камера сгорания в реактивном двигателе, а это очень трудно сделать по обычным технологиям. Графические материалы предоставлены: GE Aviation.

Например, топливная форсунка для двигателя LEAP, изготовленная по методу 3D-печати, в пять раз крепче предыдущей модели и на 25 % легче ее. Производство по аддитивным технологиям позволило конструкторам уменьшить количество отдельных деталей, которые раньше припаивались или приваривались, от 20 до всего лишь одной детали. При этом была обеспечена оптимальная геометрия потока топлива. «Эти средства развязывают руки для просто немыслимой ранее свободы творчества», — считает Моррис.
(Форсунки изготовлены компанией Advanced Atomization Technologies — совместным предприятием GE и Parker Aerospace. Двигатель LEAP изготовлен компанией CFM International — совместным предприятием GE и Snecma, Франция).
Компания GE будет использовать новый объект площадью 125 000 кв. футов в западной Пенсильвании для обучения конструкторов и инженеров аддитивному производству. Также она будет тесно сотрудничать со студентами находящегося рядом университета Карнеги-Меллон, государственного университета Пенсильвании и университета Питтсбурга.

image

В прошлом году компании GE и GrabCAD провели открытое соревнование по 3D-печати нового кронштейна для реактивного двигателя. Оригинальный кронштейн весил 2033 г (4,48 фунта), но победителю соревнования удалось уменьшить его массу почти на 84 %, т. е. до 327 г (0,72 фунта).
В этом центре будут использоваться 3D-принтеры и другая аддитивная техника, которая сможет работать с пластмассами и металлом. Подразделения GE будут также иметь самостоятельный доступ к этой технике при работе со срочными заказами, изготовлении прототипов и при производстве новых деталей без дополнительных капитальных затрат. «Смысл заключается в том, — говорит Моррис, — чтобы свести все воедино, сократить затраты и разобраться с нашими общими потребностями. Кроме того, это поможет нам сохранять определенную интеллектуальную собственность внутри компании».
Помимо непосредственного использования аддитивных технологий для производства тех или иных деталей, 50 инженеров центра также будут разрабатывать и новые материалы для этих технологий.
Новый центр объединит пять передовых производственных центров GE, открытых в США за последние два года: Гринвилл, Южн. Каролина (энергетика и водоснабжение), Эшвилл, Сев. Каролина (авиация), Оберн, Алабама (авиация), Джексонвилл, Флорида (нефть и газ) и Ратленд, Вермонт (авиация).
По словам Дэна Хайнтцельмана, вице-председателя GE, недавняя модернизация центра в Ратленде на $75 млн. позволила авиационному подразделению этой компании применить новую усовершенствованную технологию производства реактивных двигателей и сэкономить при этом $300 млн..
«Мы сделали крупную ставку на то, что производство по аддитивным технологиям не станет неудачным опытом», — говорит Моррис. — Мы знаем, что это тот способ, при помощи которого мы будем делать различные детали в будущем. Сейчас мы занимаемся обучением людей и распространением информации об этом по всей компании. Инженерам требуется осознать, что у них есть этот очень мощный и универсальный инструмент для работы».
Новый центр планируется открыть в 2015 году.

Subscribe to our GE Brief