MTU - EOS 3D 打印技术实现成本效益

实现卓越的智能战略：MTU 依靠增材制造生产系列部件 | 创新故事

耗油量减少 15%--这是空中客车公司希望通过新型中短途飞机 A320neo 为客户带来的主要好处。要实现这一目标，首先需要更高效的发动机。MTU 航空发动机公司是美国发动机制造商普惠公司的主要供应商，在空中客车公司实现其目标的过程中发挥着关键作用。为了保持技术领先地位，这家总部位于慕尼黑的航空发动机专家积极支持使用创新的生产工艺。增材制造在这方面发挥了重要作用，MTU 依靠 EOS 技术生产用于检查涡轮机的内孔钻头。

"用于批量生产的内窥器外罩的增材制造技术取得了巨大成功。这再次证明了 MTU 在创新方面的领先地位。我们采用世界上最先进的工艺生产世界上最先进的发动机之一--齿轮传动涡轮风扇"。

Karl-Heinz Dusel 博士 | 快速技术总监 | MTU

挑战

优化利用现有的 EOS 设备，制造安全、经济的系列部件

航空航天业是世界上最具创新性的行业之一。仅空中客车公司 A380 飞机的设计就申请了 380 多项专利。由于成本、重量和功能等原因，适合批量生产的新材料和新技术在该行业发挥着重要作用。因此，制造商和供应商都在测试增材制造工艺的性能，通过这种工艺，使用激光逐层硬化粉末，从而生产出零部件。

这种方法最初用于制造原型，因为它可以快速生产单个零件。然而，由于其诸多优点，该技术后来已成为批量生产的主要手段。

这种工艺的优点包括设计自由度更高，可使用的原材料范围更广，从重量极轻的防火/阻燃塑料到各种金属。一般来说，当飞机飞上蓝天的那一刻，成本和安全压力就会成为重要的驱动力。因此，在引进新技术时选择正确的中间路线非常重要。德国领先的发动机制造商 MTU 航空发动机公司在使用增材制造时采取了循序渐进的战略方针。

该公司目前使用七台 EOS 机器。"大约十年前，我们开始生产工具和开发部件，"MTU 快速技术总监 Karl-Heinz Dusel 博士说。"为了优化产能利用率并实施分阶段计划，我们开始寻找更多可以应用该技术的领域"。主要的挑战一方面是成本和安全方面的考虑，另一方面是对战略创新的追求。

解决方案

增材制造用于空客 A320neo 新一代静洁动力® PW1100G-JM 发动机齿轮传动涡轮风扇的孔镜导孔。

最新一代的发动机--齿轮传动涡轮风扇（GTF）--将使用内窥镜导孔，这些导孔将由 EOS 机器制造。"在第二阶段开始时，我们开始生产替代现有部件的原始组件。用于 A320neo-GTF 低压涡轮的孔镜凸台就属于这一类，"Karl-Heinz Dusel 解释说。这些小型附加部件使技术人员能够使用内窥镜检查发动机内部涡轮叶片的状况。这些部件铆接在涡轮外壳上，为内窥镜开一个口，在航空航天领域被称为内窥镜。耐热性和耐用性是所用镍基合金的主要特点。这种优质材料可以达到部件所要求的最佳效果，但却很难加工。幸运的是，这样的问题可以通过增材制造轻松解决。由于 MTU 同时也是原材料的生产商，因此该公司能够开发出新的工艺链，该工艺链已获得批准并集成到制造系统中。整个生产过程由 MTU 专门开发的控制系统支撑。在线监控可捕捉每个生产步骤和生产层。此外，还引入了新的质量保证程序，如光学断层扫描。德国联邦航空局甚至对 EOS 机器进行了认证。在过去，孔镜凸台是由铸件或实体铣削而成的，但用于 A320neo 齿轮传动涡轮风扇的低压涡轮是首批使用增材制造批量生产的孔镜凸台。最重要的是，EOS 技术的成本优势是生产本身和开发阶段的决定性因素。

"EOS 技术的特点是设计自由度几乎不受限制，开发、生产和交付时间大大缩短。此外，开发和生产成本也大幅降低。重量更轻、复杂程度更高的部件可以成为现实，生产所需的材料和工具也更少"。

Karl-Heinz Dusel 博士 | 快速技术总监 | MTU

结果

这一战略方针以及与 EOS 密切积极的合作为 MTU 带来了丰厚的回报。目前，已开始准备批量生产内径镜外罩。预计每项工作可生产 16 个部件，每年可生产 2,000 个部件。与以前的生产工艺相比，预计可以节省两位数的成本，而且质量已经达到了很高的水平。MTU 和 EOS 正在共同努力，进一步优化部件的表面处理，尤其是光滑表面的处理，以实现完美的结构力学。

MTU 认为制造航空发动机结构的更多系列部件具有很大潜力，例如轴承座或涡轮叶片，这两种部件都需要满足安全性和可靠性方面的最高要求。MTU 的目标是：在 15 年内，使用工业3D 打印制造相当大比例的部件。因此，EOS 技术有助于提高该公司的竞争力，因为它活跃在世界上要求最高的行业之一。