3D打印技術近幾年的發(fā)展飛速，在國內外的航空領域，都屬于前沿研究技術和應用領域之一。而3D打印在航空領域中的應用不僅是關鍵零部件制造，它在航空發(fā)動機維修應用中也日漸受到重視。首先和大家科普一下，航空發(fā)動機的維修場景都涉及些什么：

1、發(fā)動機維修零備件的采購
2、發(fā)動機戰(zhàn)場裝備的應急維修
3、航空發(fā)動機維修中零部件的再制造

發(fā)動機維修零備件的采購就一個字，難。
01一般這些零備件的采購包括到壽件、易損件、必換件等。
國內航空發(fā)動機現狀是“多品種，小批量”而且仍有部分進口發(fā)動機服役，導致備件種類繁多且不可相互代替。所以零備件采購后的庫存管理存在很多問題，例如：
1、需要使用的備件缺貨，導致影響生產進度；
2、大量庫存過期或老化，造成經濟浪費；
3、庫存運營成本高，需要大量的空間和人力盤點和維護庫存，等等
利用3D打印制造出所需要的零備件，使原本采用傳統方法短時間內無法滿足設備、工藝等基礎條件的航空發(fā)動機維修企業(yè)也具備了零部件制造能力，既節(jié)約了制造成本，又縮短了維修周期。


02在未來信息化高技術戰(zhàn)爭中，戰(zhàn)場上如果需要更換毀損部件，那么發(fā)動機戰(zhàn)場裝備的應急維修也是重中之重。
應急維修最主要的條件就是“及時”、“快速”。如果在戰(zhàn)場上無法及時制造毀損不見，那么可能會出現裝備某個零部件出現故障卻無法維修的窘境。
但是采用3D打印設備可以直接在戰(zhàn)場上把所需要的部件制造出來，裝配后再投入戰(zhàn)場，真正地做到了“應急”搶修。


03在歐美國家，航空發(fā)動機關鍵零部件如壓氣機葉片、渦輪葉片等的再制造技術是被嚴密封鎖的關鍵核心技術，因為每當發(fā)動機工作時都會導致這些零部件損傷報廢嚴重，成為制約發(fā)動機維修周期和成本的主要因素。
其實以上三個維修應用場景的核心就是3D打印技術的制造與再制造，適用于航空發(fā)動機金屬零部件制造與再制造的3D打印技術主要如下圖：

針對發(fā)動機維修零備件的采購和發(fā)動機戰(zhàn)場裝備的應急維修的兩個場景中，主要涉及的都是利用3D打印技術來制造航空發(fā)動機零部件，而3D打印研究院其實已經針對這個方面發(fā)表了幾篇文章。

所以今天的重點就在于，3D打印技術在維修與再制造發(fā)動機零部件的應用。

在這個過程中應用了一個技術概念，那就是“3D打印再制造”，也稱為“增材修復技術”，指的就是融合了3D 打印技術和再制造技術。

近年來，進入實施階段的3D打印再制造技術種類包括了：激光再制造技術、再制造毛坯快速成型技術、冷/熱噴涂技術、各類堆焊等。

然而，像噴涂技術或者各種堆焊技術都存在一定的局限性。

例如熱噴涂技術，其涂層內部存在1%~2%的孔隙率，涂層與基體結合強度低；堆焊技術在進行大面積沉積作業(yè)的時候會有效能低、成本高和表面精度低等問題，不適用于綠色循環(huán)經濟。

熱噴涂技術

所以目前來說，對關鍵重要零部件進行修復和再制造技術中運用得最多的就是激光再制造技術。
激光再制造技術是被綠色循環(huán)經濟大力提倡的技術。它以能源節(jié)省、資源節(jié)約、保護生態(tài)環(huán)境為主要特色，能夠對廢舊部件剩余價值進行開發(fā)以及利用，減少了大量報廢、失效零件對生態(tài)環(huán)境可能造成的危害。


激光再制造技術可用于激光再制造的前、中、后處理，具體的技術分類如下圖：

激光再制造技術分類

圖中的“激光成形修復技術”是激光再制造技術的核心，其中的激光熔覆成形和激光快速成形屬于的3D打印技術。目前應用較為廣泛的就是激光熔覆成形技術。

那什么是激光熔覆成形？它在維修時候的工藝流程是什么樣的呢？

激光熔覆成形技術屬于表面增材技術，可以對失效的零件進行再制造，延長其使用壽命。

它是利用高能激光束輻照，通過迅速熔化、擴展和凝固，在基材表面熔覆一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料，構成一種不同于基材的新材料，以彌補基體所缺少的高性能。

此外，激光熔覆技術也是可以滿足成形、成性一體化需求的增材制造技術，可兼顧精確成形和高性能成性，集激光技術、計算機技術、數控技術及材料技術等諸多現代先進技術于一體，已逐漸發(fā)展成為可實現智能制造的先進技術。

激光熔覆技術的優(yōu)點主要體現在以下幾個方面：

1、激光束有較高能量密度，僅僅需要將少許能量注入就可實現激光熔覆。

2、激光熔覆層有著比較低的稀釋率，并且能夠實現精確控制，熔覆材料的成分也將決定熔覆層的成分及性能。

3、激光熔覆層微觀缺陷少，有著較為致密的組織。

4、能夠精確控制熔覆層。

它在維修時候的主要涉及的工藝流程如下：

不過，在3D打印技術在航空發(fā)動機維修中的應用中，也依然存在一些問題：

1、許多航空發(fā)動機維修企業(yè)3D打印技術手段缺乏；

2、用戶對再制造產品的認可度有待提高。

結語

隨著現在科技的不斷發(fā)展，大功率的新型激光器能夠更好的滿足材料對能量的吸收，模擬軟件的不斷更新換代也為激光熔覆技術的革新和進一步發(fā)展提供了保障。激光熔覆技術作為綠色3D打印技術再制造技術之一，不僅會在航空發(fā)動機的維修與再制造中得到深入應用，相信在其他領域也會逐漸得到認可。

來源：3D打印研究院

3D打印技術近幾年的發(fā)展飛速，在國內外的航空領域，都屬于前沿研究技術和應用領域之一。而3D打印在航空領域中的應用不僅是關鍵零部件制造，它在航空發(fā)動機維修應用中也日漸受到重視。首先和大家科普一下，航空發(fā)動機的維修場景都涉及些什么：

1、發(fā)動機維修零備件的采購
2、發(fā)動機戰(zhàn)場裝備的應急維修
3、航空發(fā)動機維修中零部件的再制造

發(fā)動機維修零備件的采購就一個字，難。
01一般這些零備件的采購包括到壽件、易損件、必換件等。
國內航空發(fā)動機現狀是“多品種，小批量”而且仍有部分進口發(fā)動機服役，導致備件種類繁多且不可相互代替。所以零備件采購后的庫存管理存在很多問題，例如：
1、需要使用的備件缺貨，導致影響生產進度；
2、大量庫存過期或老化，造成經濟浪費；
3、庫存運營成本高，需要大量的空間和人力盤點和維護庫存，等等
利用3D打印制造出所需要的零備件，使原本采用傳統方法短時間內無法滿足設備、工藝等基礎條件的航空發(fā)動機維修企業(yè)也具備了零部件制造能力，既節(jié)約了制造成本，又縮短了維修周期。


02在未來信息化高技術戰(zhàn)爭中，戰(zhàn)場上如果需要更換毀損部件，那么發(fā)動機戰(zhàn)場裝備的應急維修也是重中之重。
應急維修最主要的條件就是“及時”、“快速”。如果在戰(zhàn)場上無法及時制造毀損不見，那么可能會出現裝備某個零部件出現故障卻無法維修的窘境。
但是采用3D打印設備可以直接在戰(zhàn)場上把所需要的部件制造出來，裝配后再投入戰(zhàn)場，真正地做到了“應急”搶修。


03在歐美國家，航空發(fā)動機關鍵零部件如壓氣機葉片、渦輪葉片等的再制造技術是被嚴密封鎖的關鍵核心技術，因為每當發(fā)動機工作時都會導致這些零部件損傷報廢嚴重，成為制約發(fā)動機維修周期和成本的主要因素。
其實以上三個維修應用場景的核心就是3D打印技術的制造與再制造，適用于航空發(fā)動機金屬零部件制造與再制造的3D打印技術主要如下圖：

針對發(fā)動機維修零備件的采購和發(fā)動機戰(zhàn)場裝備的應急維修的兩個場景中，主要涉及的都是利用3D打印技術來制造航空發(fā)動機零部件，而3D打印研究院其實已經針對這個方面發(fā)表了幾篇文章。

所以今天的重點就在于，3D打印技術在維修與再制造發(fā)動機零部件的應用。

在這個過程中應用了一個技術概念，那就是“3D打印再制造”，也稱為“增材修復技術”，指的就是融合了3D 打印技術和再制造技術。

近年來，進入實施階段的3D打印再制造技術種類包括了：激光再制造技術、再制造毛坯快速成型技術、冷/熱噴涂技術、各類堆焊等。

然而，像噴涂技術或者各種堆焊技術都存在一定的局限性。

例如熱噴涂技術，其涂層內部存在1%~2%的孔隙率，涂層與基體結合強度低；堆焊技術在進行大面積沉積作業(yè)的時候會有效能低、成本高和表面精度低等問題，不適用于綠色循環(huán)經濟。

熱噴涂技術

所以目前來說，對關鍵重要零部件進行修復和再制造技術中運用得最多的就是激光再制造技術。
激光再制造技術是被綠色循環(huán)經濟大力提倡的技術。它以能源節(jié)省、資源節(jié)約、保護生態(tài)環(huán)境為主要特色，能夠對廢舊部件剩余價值進行開發(fā)以及利用，減少了大量報廢、失效零件對生態(tài)環(huán)境可能造成的危害。


激光再制造技術可用于激光再制造的前、中、后處理，具體的技術分類如下圖：

激光再制造技術分類

圖中的“激光成形修復技術”是激光再制造技術的核心，其中的激光熔覆成形和激光快速成形屬于的3D打印技術。目前應用較為廣泛的就是激光熔覆成形技術。

那什么是激光熔覆成形？它在維修時候的工藝流程是什么樣的呢？

激光熔覆成形技術屬于表面增材技術，可以對失效的零件進行再制造，延長其使用壽命。

它是利用高能激光束輻照，通過迅速熔化、擴展和凝固，在基材表面熔覆一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料，構成一種不同于基材的新材料，以彌補基體所缺少的高性能。

此外，激光熔覆技術也是可以滿足成形、成性一體化需求的增材制造技術，可兼顧精確成形和高性能成性，集激光技術、計算機技術、數控技術及材料技術等諸多現代先進技術于一體，已逐漸發(fā)展成為可實現智能制造的先進技術。

激光熔覆技術的優(yōu)點主要體現在以下幾個方面：

1、激光束有較高能量密度，僅僅需要將少許能量注入就可實現激光熔覆。

2、激光熔覆層有著比較低的稀釋率，并且能夠實現精確控制，熔覆材料的成分也將決定熔覆層的成分及性能。

3、激光熔覆層微觀缺陷少，有著較為致密的組織。

4、能夠精確控制熔覆層。

它在維修時候的主要涉及的工藝流程如下：

不過，在3D打印技術在航空發(fā)動機維修中的應用中，也依然存在一些問題：

1、許多航空發(fā)動機維修企業(yè)3D打印技術手段缺乏；

2、用戶對再制造產品的認可度有待提高。

結語

隨著現在科技的不斷發(fā)展，大功率的新型激光器能夠更好的滿足材料對能量的吸收，模擬軟件的不斷更新換代也為激光熔覆技術的革新和進一步發(fā)展提供了保障。激光熔覆技術作為綠色3D打印技術再制造技術之一，不僅會在航空發(fā)動機的維修與再制造中得到深入應用，相信在其他領域也會逐漸得到認可。

來源：3D打印研究院