由于可實(shí)現(xiàn)十分復(fù)雜的產(chǎn)品制造，基于粉末床熔融（PBF）工藝的金屬3D打印技術(shù)不僅使得復(fù)雜產(chǎn)品的制造變得更加可行，而且還創(chuàng)造了更大的圍繞著產(chǎn)品生命周期的綜合性經(jīng)濟(jì)效益。在動力裝備方面，PBF技術(shù)所成就的產(chǎn)品并不是停留在概念開發(fā)階段，而是已經(jīng)隨著火箭和飛船進(jìn)入了太空，隨著飛機(jī)在天空中翱翔，并在發(fā)電領(lǐng)域起著“四兩撥千斤”般的效益放大作用。3D打印所造就的下一代的產(chǎn)品極大的提升了人類利用資源的水平，這一切已經(jīng)來到了我們的身邊。本期，與網(wǎng)友結(jié)合著國際與國內(nèi)3D打印微型燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的案例來領(lǐng)略3D打印所催生的新的商業(yè)模式。

微能源解決方案的范式改變

國際

Sierra Turbines從一開始就制定了非常大膽的設(shè)計目標(biāo)，與現(xiàn)有的微型渦輪機(jī)相比，實(shí)際上是非常雄心勃勃的：不僅僅是零件數(shù)量的大幅減少，核心機(jī)的大修間隔時間，將實(shí)現(xiàn)是市場上現(xiàn)有渦輪機(jī)的40倍的目標(biāo)。

采用增材制造技術(shù)為微型渦輪機(jī)核心機(jī)帶來了設(shè)計優(yōu)化空間，從而提升了微型渦輪機(jī)性能。與當(dāng)前先進(jìn)的渦輪機(jī)相比，微型渦輪機(jī)開發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠創(chuàng)建更具質(zhì)量效益的結(jié)構(gòu)，預(yù)計與現(xiàn)有功率相當(dāng)?shù)臏u輪機(jī)相比，推力重量比顯著提高。設(shè)計開發(fā)團(tuán)隊(duì)重新考慮了燃燒室中的燃油噴霧和火焰形狀。傳統(tǒng)設(shè)計中，燃料是在圍繞燃燒室直徑的許多點(diǎn)處噴射的，然后通過控制圍繞它們的空氣流來穩(wěn)定這些圓柱狀火焰。而在增材制造一體化的核心機(jī)中，集成了一個360度噴油嘴，通過該噴油嘴，燃油能夠在燃燒室的整個圓周上均等地輸送，并在霧化的同時穿過點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生環(huán)形火焰，獲得穩(wěn)定渦旋。

3D打印帶來的競爭優(yōu)勢包括：

- 減少零件數(shù)，原來61個獨(dú)立的零件以結(jié)構(gòu)一體化的單個零件實(shí)現(xiàn)制造

- 由于結(jié)構(gòu)一體化，消除了接口并提高了尺寸精度，因此公差更小

-  減少組裝工作和后期處理

-  成就自由設(shè)計，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的幾何形狀

通過VELO3D的設(shè)備，Sierra Turbines可以生產(chǎn)薄壁、高縱橫比的燃燒器。在制造復(fù)雜幾何形狀時，VELO3D具有令人滿意的功能。VELO3D的金屬3D打印打印機(jī)以其獲得專利的SupportFree工藝實(shí)現(xiàn)近乎無支撐的產(chǎn)品幾何自由度而聞名，該工藝減少了復(fù)雜通道，淺懸垂和低角度的支撐結(jié)構(gòu)的必要，這為微型渦輪機(jī)核心機(jī)帶來了實(shí)現(xiàn)高度集成設(shè)計的可能性。

3D設(shè)備優(yōu)勢詳細(xì)解析

這款核心機(jī)所采用的3D打印材料為鎳超合金，是許多大型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的首選材料。增材制造使Sierra Turbines能夠獲得復(fù)雜的設(shè)計功能，以提高熱效率和獲得更長的維修間隔，這是前所未有的突破。

目前，Sierra Turbines已與多家無人機(jī)制造商簽署合作協(xié)議，這些無人機(jī)將在發(fā)布測試數(shù)據(jù)之前成為其客戶。此外，Sierra Turbines打算與AUVSI協(xié)會合作，充分利用AUVSI協(xié)會廣闊的會員網(wǎng)絡(luò)。借助3D打印的微噴發(fā)動機(jī)動力裝置，無人機(jī)可以更安全、更便捷、更頻繁、更經(jīng)濟(jì)地完成任務(wù)。

國內(nèi)

深圳意動全3D打印的微型渦噴發(fā)動機(jī)高溫點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)

NK10和NK50 兩款微型渦噴發(fā)動機(jī)在多處關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計方面融入了增材設(shè)計的概念，減少了發(fā)動機(jī)零件數(shù)量，降低了發(fā)動機(jī)的整體重量，增加了部分結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)更低成本、更優(yōu)性能、更長壽命的目標(biāo)，是滿足先進(jìn)低成本微小型空中武器系統(tǒng)推進(jìn)動力和車船混合動力以及增程動力需求的先進(jìn)動力裝置。