【中國(guó)智能制造網(wǎng) 名家論壇】霍尼韋爾的工程師Donald Godfrey從3D打印技術(shù)的應(yīng)用，該技術(shù)為霍尼韋爾帶來(lái)的效益，霍尼韋爾在探索3D打印技術(shù)過(guò)程中遇到的挑戰(zhàn)等方面，分享了3D打印技術(shù)在霍尼韋爾航空生根、發(fā)芽、結(jié)果的歷程。　　霍尼韋爾航空（Honeywell Aerospace）是的航空航天制造業(yè)企業(yè)，為航空航天行業(yè)提供航空電子設(shè)備、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和服務(wù)解決方案。從初涉3D打印技術(shù)至今，霍尼韋爾在美國(guó)、墨西哥、中國(guó)、印度、捷克建立了3D打印實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行了大量金屬3D打印零部件和材料的測(cè)試，終優(yōu)化出獲得美國(guó)聯(lián)邦航空管理局、航空業(yè)客戶認(rèn)可的金屬3D打印流程，為3D打印零部件從實(shí)驗(yàn)室中一個(gè)個(gè)小小的試驗(yàn)品，成長(zhǎng)為可以伴隨飛機(jī)飛向藍(lán)天的零部件奠定了基礎(chǔ)。
　　
　　霍尼韋爾的工程師Donald Godfrey從3D打印技術(shù)的應(yīng)用，該技術(shù)為霍尼韋爾帶來(lái)的效益，霍尼韋爾在探索3D打印技術(shù)過(guò)程中遇到的挑戰(zhàn)等方面，分享了3D打印技術(shù)在霍尼韋爾航空生根、發(fā)芽、結(jié)果的歷程。
　　
　　打印工藝、材料和流程的全面探索
　　
　　霍尼韋爾開(kāi)啟金屬3D打印航空零部件的歷史可以追溯到2010年，那時(shí)個(gè)金屬3D打印的零部件是一個(gè)帶噴嘴的718鎳基高溫合金部件，該部件被安裝在了一架測(cè)試的飛機(jī)中。在接下來(lái)的2年中，霍尼韋爾又測(cè)試了大量的金屬3D打印零部件，包括2012年打印的發(fā)電機(jī)部件。
　　
　　2015年1月，霍尼韋爾成為家使用EBM電子束熔融3D打印技術(shù)制造718鎳基高溫合金零部件的航空制造企業(yè)?；裟犴f爾在該零部件的設(shè)計(jì)上進(jìn)行了突破，該零件原本由8個(gè)組件組成，重新設(shè)計(jì)之后變?yōu)橐粋€(gè)整體的零部件。筆者認(rèn)為，這體現(xiàn)了3D打印技術(shù)靈活性的優(yōu)勢(shì)，即當(dāng)選擇3D打印技術(shù)作為制造技術(shù)的時(shí)候，在零部件的設(shè)計(jì)上需要作出的妥協(xié)更少，傳統(tǒng)方式需要若干個(gè)組件進(jìn)行組合或者焊接而成的零件，3D打印一次就可以完成，有效節(jié)約零件重量和材料。除了對(duì)于金屬3D打印技術(shù)的探索，霍尼韋爾還為帶復(fù)雜內(nèi)部通道、冷卻通道的金屬3D打印零部件的化學(xué)處理技術(shù)申請(qǐng)了。
　　
　　對(duì)于要求嚴(yán)苛的航空制造業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)金屬打印粉末材料和打印過(guò)程的嚴(yán)格把關(guān)和管理也至關(guān)重要?；裟犴f爾投入了大量時(shí)間優(yōu)化整個(gè)金屬3D打印流程，包括金屬打印粉末的生產(chǎn)和儲(chǔ)存設(shè)施，打印過(guò)程監(jiān)測(cè)和后處理?；裟犴f爾建立的這套金屬3D打印流程，在得到霍尼韋爾內(nèi)部工程部門(mén)、美國(guó)聯(lián)邦航空管理局和航空業(yè)用戶三方面的共同認(rèn)可或批準(zhǔn)之后才投入使用。在獲得批準(zhǔn)的歷程中，對(duì)金屬粉末供應(yīng)商的審核尤其嚴(yán)格，為此，霍尼韋爾不僅需要選擇高質(zhì)量的粉末材料，還需要對(duì)如何接收、儲(chǔ)存、加載粉末，如何回收利用粉末建立檔案，并提交給美國(guó)聯(lián)邦航空管理局。
　　
　　談到金屬3D打印技術(shù)為霍尼韋爾帶來(lái)的效益，Donald Godfrey表示單純從生產(chǎn)成本這個(gè)角度來(lái)看，金屬3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比并不具有特殊優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)制造技術(shù)并不會(huì)完全被金屬3D打印技術(shù)取代。那么，霍尼韋爾為什么還要投入大量精力探索金屬3D打印技術(shù)呢？Donald Godfrey以霍尼韋爾投入使用的ArcamEBM金屬3D打印技術(shù)為例解釋了這個(gè)問(wèn)題。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠生產(chǎn)十分復(fù)雜的金屬零部件，此外，由于無(wú)需使用模具來(lái)制造終零部件，工程師可以隨時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行迭代，十分靈活。
　　
　　Donald Godfrey表示，使用金屬3D打印技術(shù)直接制造復(fù)雜零部件，為霍尼韋爾節(jié)省了大量模具制造成本和制造時(shí)間。除了使用金屬3D打印技術(shù)直接制造金屬零部件，霍尼韋爾還利用3D打印砂模技術(shù)進(jìn)行小批量高價(jià)值零件的快速鑄造。使用砂模3D打印技術(shù)，小批量的鑄件在1周之內(nèi)就可以生產(chǎn)出來(lái)，快的甚至在1天之內(nèi)就可以生產(chǎn)出來(lái)，這為霍尼韋爾節(jié)省了大量的時(shí)間。
　　
　　談到金屬3D打印技術(shù)在生產(chǎn)中的挑戰(zhàn)，Donald Godfrey表示，以EBM3D打印設(shè)備為例，設(shè)備在作業(yè)時(shí)的溫度保持在1900華氏度（約1038攝氏度）以上，在取出打印零部件之前設(shè)備需經(jīng)過(guò)約8小時(shí)的冷卻，這一時(shí)間需要計(jì)算在生產(chǎn)時(shí)間之內(nèi)。激光熔化3D打印設(shè)備也需要冷卻時(shí)間，但是這個(gè)時(shí)間要稍短一些。
　　
　　無(wú)論如何，霍尼韋爾已準(zhǔn)備讓金屬3D打印技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，正式應(yīng)用在航空制造中。目前，他們正在印度Bangalore的3D打印實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試金屬粉末，該粉末材料將用于打印1000個(gè)金屬零部件?；裟犴f爾還將突破目前金屬3D打印材料種類的限制，嘗試將超過(guò)40種新型金屬3D打印粉末材料應(yīng)用在航空制造中。鋁和鎳的3D打印應(yīng)用尤其受到重視，霍尼韋爾將用它們3D打印TPE331引擎中的7個(gè)零部件。