【精华推荐】制造最前沿：3D打印、线+弧沉积增材工艺、“蓝弧”技术

3D打印：欧洲防务局启动新项目

以验证军事用途

【据欧洲防务局2016年12月22日报道】欧洲防务局在2016年12月21日举行了一次启动仪式，开始一项具有创新性和前瞻性的用于军用的增材制造项目（AM）。该项目的目标是评估AM在军事领域所能产生的积极影响，并验证其可行性。这个项目是在欧洲防务局的研究与技术（R&T）领域的CapTech材料与结构框架内启动的。以促进了解AM在不同军事需求下的应用和潜力，在国防专业领域将如何有效的实施。

该项目首先进行方案研究，全面总结相关AM最先进技术，识别欧洲目前具备的研究、技术和制造能力，以确定下一步的研究领域。其次，开展AM的技术演示验证，欧防局将在西班牙的萨拉戈萨的航空演习中部署3D打印机，研究所需3D打印机的性能和数据传输，验证技术的可操作性。项目结束时，将进行展示，提高该项技术在军事领域的影响和认识。

该项目人员来自不同领域，涉及研发和具体业务人员，通过在交叉相互学习以提高防务能力，通过加强研究活动，加强工业企业研究和军队之间的联系。该项目有助于加强欧洲合作，提高国防能力，促进欧洲国防技术和工业基础的发展。

Arconic公司与空客公司在

3D打印技术领域增强合作

【据《欧洲航宇制造》杂志2016年12月15日报道】Arconic公司与空客分别签署了两份协议，向空客供应3D打印金属零件，其中一份是向A320家族飞机供应高温镍合金管道零件，另一份也是向A320飞机供应钛合金机体的支架零件。Arconic公司计划2017年第二季度交付第一个零件。

这两个协议是基于2016年4月空客与Arconic公司签订的钛合金机身和发动机挂架零件3D打印业务的基础上。正是由于4月份的这份协议使Arconic公司与空客在快速增长的金属3D打印领域建立了创新合作伙伴关系。

Sciaky公司向空客交付

大型工业级金属3D打印机

【据《欧洲航宇制造》杂志2016年12月15日报道】Sciaky公司已经宣布12月份将向空客公司交付电子束增材制造EBAM 110系统。空客公司将利用该工业级金属打印系统制造大型钛合金零件。Sciaky公司采用IRISS（层间实时成像和感应系统）将质量和控制集成，能够感应和数字化自调整金属沉积量，实现高精度和重复性，从第一个到最后一个零件的几何形状、机械性能、微结构和金属化学性一致。Sciakyr的EBAM 110系统的工作行程为1778mm×1194 mm×1600mm。

西亚基公司EBAM金属3D打印系统

将用于空客公司钛零件打印

【据3Ders网站2016年12月14日报道】美国西亚基公司最近宣布，将向空客公司交付其工业级电子束增材制造（EBAM）110系统。据报道，该系统将于本月交付，用于空客公司制造大型钛结构件。 

西亚基公司已开发出市场上打印速度最快、最具成本效益的工业级金属3D打印系统：EBAM。该系统使用电子束枪对金属进行逐层堆积，根据CAD文件构建实物。当然，一旦实物打印完成，还需要一些热处理和后期加工。 

由于3D打印系统使用线材原料，所以EBAM是多种不同金属材料（包括钛，钽，铌，钨，铬镍铁合金和不锈钢）增材制造的理想选择。此外，正如大多数增材制造系统，EBAM效率较高，打印零部件产生的废料最少。 

西亚基公司的EBAM 110系统将很快交付给空客公司，建造尺寸为70×47×63（1778×1194×1600 mm）的构件，打印金属零件的尺寸长度从8英寸（203mm）到19英尺（5.8m）。在速度方面，EBAM 110系统金属材料沉积速度从7磅/小时到20磅/小时，使其成为金属增材制造系统领域拥有最快沉积速度之一的系统。 

空客公司已快速推进3D打印技术的实施和集成。例如，本周早些时候，该公司宣布将从金属合金开发商Arconic公司购买3D打印的镍和钛零件。通常来看，该公司在飞机和航空航天制造工业领域3D打印技术采用方面取得重大进展。目前，拥有EBAM110系统，空客公司3D打印应用将继续得到扩展。 

西亚基公司市场销售副总裁Bob Phillips表示，该公司为能与空客公司合作感到自豪，金属3D打印技术将改变航空航天领域的制造方式，西亚基公司将在此项行动中处于最前沿。

低成本的线+弧沉积增材工艺

【据航空制造杂志2016年6月报道】自从3D打印技术出现以来，已经开发了许多技术，但最近利用熔化焊作为沉积源的增材技术为制造能力提升开辟了广阔空间。

增材工艺使用各种熔化技术来实现，包括电子束和激光，但采用钨极惰性气体保护焊作为能源的线和弧增材制造（WAAM）目前研究较为活跃。WAAM技术开发的主要动力是源于材料和成本的减少。机体制造是一个特定的增材制造应用领域，机翼大梁制造一般采用机加或锻件，但会损失50%原材料；另一个起落架生产领域的应用还在考虑中，估计采用3D打印能够节省成本70%。

WAAM工艺已经用于BAE系统公司生产“狂风”GR4战斗机1.2m长钛合金机翼大梁。尽管电子束和激光技术应用已经取得巨大成功，但设备采购和运营成本高，而使用标准弧焊接法是更实用方法。早期的研究主要是克兰菲尔德大学针对罗罗航空发动机的应用，研究人员开发了线+弧沉积工艺检验铬镍铁、钛、铝和各种镍合金的使用，后转为机体应用研究。虽然激光和粉末方法对快速原型或小型复杂零件很有效，但局限于它的速度和尺寸。相反，克兰菲尔德开发的工艺技术沉积速度高。

线+弧沉积工艺目前沉积速度的目标是10kg/h钛合金，而激光+粉末方法一般为0.1kg/h，而且这种工艺避免了材料晶粒之间没熔融造成的不完全固结的风险。增材线+弧系统还能够生产几米的零件，并简化生产单个零件的线性交叉件工艺。

克兰菲尔德的焊接工程研究中心的主要项目之一将该技术进一步推进。项目始于2007，投资来自于克兰菲尔德大学创新制造研究中心和15家工业合作伙伴。该想法利用一套集成了机器人的增材制造系统简化成品工艺。

增材制造对某些机体结构零件提供了诸多优势，如大量减少材料浪费，尤其是生产异构零件时，以及快速生产种类繁多的原型零件。还有一个关键好处是可考虑非常规设计，否则将由于制造或成本限制不可用，例如复杂或独特的几何形状的零件。

许多合金只通过使用焊接炬惰性气体罩作为保护就可用于WAAM工艺。但是，某此材料易与残余的氧发生反应，并导致熔化区和表面氧化。钛合金是特别敏感的，要求额外惰性保护。电子束工艺由于在真空中进行可确保不被氧化，但对于弧焊来说成本太高。

Huntingdon Fusion Techniques（HFT）公司与克兰菲尔德团队通过开发柔性外罩解决了保护问题。这些柔性外罩能与焊接设备和机器人相适应，在全过程中提供惰性气体保护。由于该外罩概念已经引入20多年了，因此在开发中有相当大的优势，HFT公司多年来在开发这些外罩领域处于领先地位。这些创新产品相对于真空和手套箱（真空设备用）备选方案有巨大吸引力，极大减少成本，占地空间少，并且能够生产达27m3各种尺寸产品。

半透明材料和光学净片玻璃板的组合使用取决于客户的检视要求。制造过程中一直要使用紫外光稳定工程高分子材料，材料厚度名义尺寸为0.5mm。主要大型入口要配备不漏的拉链，并且操作员手套要提供额外的入口点。检修板上带有焊炬和电子引线及冷却水供应的进口。每个护罩有吹扫气体进口和排气阀。如果必要，用户可以现场修理，并供应一套相应设备。从尺寸大小来看，HFT金属手套箱的成本变化少于10%，而金属真空系统成本变化仅2%，可按客户要求制造不同尺寸和形状。标准型号从0.3~3.0m3不等。护罩重量很小，所占空间也小，1.25m直径系统的占地少于0.2m3，重量仅为8kg，可以很容易移动和储存，可以几个操作员同时使用。大型零件可以采用光学透明紫外稳定工程高分子材料制造。

克兰菲尔德焊接工程研究中心拥有一台最大的设备，体积27m3，足够适应所有工作、焊接设备，甚至可编程机器人系统。研究团队通过在高纯氩气进入之前使用排空外罩，确保焊接钛合金的最优气体环境，这使得运行中氧含量低于100ppm (0.01%)，该氧浓度足以防止钛合金在焊接和冷却时氧化。

GE将蓝弧技术推向市场

【据制造工程杂志2016年9月报道】GE公司在切削刀具领域迈出一大步，正准备向外界推出其减材制造技术，被称为“蓝弧”技术，一种高速电刻蚀技术。GE全球研究中心的一位化学工程师Andrew Trimmer，过去10年来已经开发了切削应用软件，改进难切削合金和低刚度材料的切削性能，并开发蓝弧工艺控制技术。

蓝弧技术是GE开发的电刻蚀工艺，15年前就已在其内部使用，作为诸如钛合金和镍合金这类难加工合金粗加工的最快方式。公司采用电能在刀具电极和工件电极之间生成电火花。对于航宇合金来说，该工艺比常规切削快4-5倍。

该工艺以溶解方式加工零件，并快速冲走熔化的金属，它具有切削力低，可实现高速切削，并且能够加工非常规几何形状，刀具寿命长等优势。最初开发的工艺是沉浸式的，但现在工艺不再需要在水下完成，仅使用普通类机床应用大量冷却液就可完成。其工艺原理是在刀具和工件之间通过很高的电流强度，25-30V电压下产生的电火花形成的热来熔化工件，熔化的材料被很高压力冲洗系统带走。

高压力冲洗系统是关键。GE刀具中心的一个回路的压力就高达1000 PSI，有4个冷却液回路，可进行CNC编程，对于不同应用可调整压力。GE为了将该技术推向市场，在自己的工厂进行了长期试验。

GE与日本机床制造商Mitsui Seiki合作，于2011年开始提出5坐标卧式加工中心附加蓝弧头连接方案。该机床在日本制造，GE在密歇根贸易展IMTS展示了原型机，机床不包括A轴，电源4000安培，直流电压30V，是一种混合机床，同样的工夹既能完成普通切削，也能完成非常规切削。如果制造商需要执行粗加工，加工掉95%原材料后，可以不拆卸工件就进行精加工，只需要通过机器人换掉蓝弧头。展示的原型机床刀库中有120把，机器人采用的是FANUC及 FANUC CNC 30控制器。

蓝弧可取消大型高能机床和昂贵的刀具，且占地空间更小，相比普通粗加工机床同样速度下去除材料能力，蓝弧机床可减少20-50%占地面积，这是因为其不需要高材料去除率所要求的高刚度。由于该技术没有或低切削力，因而能够实现独特几何形状、难到达部位、深切及很薄切的切削。

GE估计该技术将在航空航天、电力和石油及天燃气市场获得巨大效益，汽车工业是另一潜在市场。

美国制造创新研究机构和国家标准研究院

联合发布增材制造最后草案

【据www.ansi.org/amsc网站2016年12月15日报道】美国制造国家增材制造创新研究机构和美国国家标准研究院（ANSI）已经发布增材制造标准化合作的路径图的最后草案，以便公开评审和讨论，最终文件发布日期是2017年2月。

AMSC于2016年3月正式启动并建立，目的是协调和加速工业部门增材制造标准和规范一致性的发展，从而促进增材制造工业增长。自那时起，AMSC工作组两周召开一次会议，对现有标准和正在开发中的标准进行分类，完成新的或修订后标准和路线图草案之间的差距分析。后续还将有内部工作组评审和讨论草案。AMSC工作组包括设计、工艺和材料（先驱材料、工艺控制、后处理和成品材料性能）、质量和认证、无损评估、维修。