3D打印技術(shù)在航空發(fā)動機與燃氣輪機領(lǐng)域均有大量應(yīng)用場景。典型的應(yīng)用案例就是GE曾引領(lǐng)將3D打印的高溫合金燃油噴嘴批量應(yīng)用在Leap、GE9x等航空發(fā)動機,以及西門子將3D打印的透平葉片用于燃氣輪機上。
因此可以看出,3D打印的零件在這兩個行業(yè)的應(yīng)用多是熱端部件,長期處于高溫、高壓、高腐蝕的極端環(huán)境,對材料的耐溫性、抗蠕變、抗氧化及熱疲勞性能都有極高的要求。
筆者注意到,中航邁特面向兩機行業(yè)應(yīng)用推出了包括材料、設(shè)備及工藝在內(nèi)的綜合解決方案。
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?? 開發(fā)系列典型3D打印粉末
面向兩機行業(yè)高性能材料需求,中航邁特已開發(fā)出高溫合金、鈦合金及高導(dǎo)熱銅材料等典型金屬3D打印粉末。
高溫合金粉末(高溫結(jié)構(gòu)核心材料)
650℃-1100℃高承溫 | 抗蠕變氧化
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鈦合金粉末(發(fā)動機結(jié)構(gòu)件材料)
高比強度 | 耐腐蝕 | 輕量化
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鋁合金粉末(高強輕量化結(jié)構(gòu)材料)
輕量化 | 高強度 | 加工性能好
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銅及銅合金粉末(高熱流部件材料)
高導(dǎo)熱率 | 抗熱疲勞性能好
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鋼類合金粉末(中溫結(jié)構(gòu)管路系統(tǒng)材料)
低成本 | 強度與耐腐蝕性能平衡
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?? 環(huán)形光新工藝:解決難打印材料問題
一些難焊鎳基高溫合金,如IN939、K438等,在打印過程中極容易產(chǎn)生熱裂紋,中航邁特通過合金成分優(yōu)化和及打印工藝控制,有效降低了材料在3D打印過程中的開裂敏感性。
一個值得關(guān)注的進展是,3D打印技術(shù)參考了解到中航邁特已采用光束整形技術(shù),成功拓寬了上述兩種難打印材料的工藝窗口,開發(fā)出了新的工藝路線,
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針對 MT-IN939,中航邁特聯(lián)合山東大學(xué)開展了針對該材料的 材料的環(huán)形光打印方案,所制備的試樣開裂傾向顯著降低。材料的致密度達到99.95%,熱處理之后的室溫抗拉強度1529MPa,600℃的抗拉強度為1453MPa,900℃的 抗拉強度為504MPa。
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MT-K438粉末的氧含量低于200ppm,中航邁特采用環(huán)形光打印該材料,通過優(yōu)化打印工藝和熱處理調(diào)控,同樣有效解決了該材料的的易開裂和高溫脆性問題。測試結(jié)果顯示,MT-K438在打印之后經(jīng)熱等靜壓等熱處理之后,室溫抗拉強度為1364Pa,延伸率為15;900℃情況下的抗拉強度為632MPa,延伸率為6%。
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這兩種材料采用環(huán)形光3D打印的新方案,為難打印材料提供了全新的制造方法,將拓展3D打印技術(shù)的在兩機行業(yè)的應(yīng)用場景。
?? “材料+裝備+工藝”協(xié)同創(chuàng)新
圍繞高端裝備制造需求,中航邁特構(gòu)建了覆蓋成分設(shè)計、粉末制備、打印成形、性能驗證等完整技術(shù)體系,為高性能結(jié)構(gòu)件增材制造提供綜合解決方案。
材料本是中航邁特的固有專業(yè)領(lǐng)域,但近些年來,該公司在設(shè)備端也在同步發(fā)力,并緊跟3D打印技術(shù)創(chuàng)新的步伐。尤其是在2025年,德國EOS前首席技術(shù)官Tobias Abeln博士?加盟該公司并擔(dān)任公司?技術(shù)總監(jiān)?,為其裝備研發(fā)帶來了巨大助力。
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在裝備領(lǐng)域,該公司可提供覆蓋φ100×80mm ~ 1500×1500×1500mm全尺寸成型設(shè)備,能夠滿足兩機領(lǐng)域從精密小件到大型部件的一體化增材制造需求。
在光束整形技術(shù)領(lǐng)域,中航邁特在2025年推出了光束整形金屬3D打印機;2026年,中航邁特推出了無極變束點環(huán)設(shè)備MT280,進一步推動了公司在該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。而這些新方案已被中航邁特用于開發(fā)以往難以打印的材料工藝方案,如上文提到的IN939、K438,以及高反射銅材料打印難題。
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在不久前舉辦的渦輪技術(shù)大會上,中航邁特展出了系列兩機行業(yè)金屬3D打印的典型構(gòu)件,如渦輪葉輪、壓氣機葉輪、中介機匣、燃氣輪機導(dǎo)葉等零部件,以及環(huán)形光LPBF工藝及高性能金屬粉末材料體系等技術(shù)方向,吸引了眾多兩機產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)及科研機構(gòu)專業(yè)觀眾關(guān)注。
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