PEKK复材打印异型热风管-2
本文摘要（由ai生成）：
本文介绍了伊顿公司在航空航天领域的增材制造策略，包括资质认证、机器和平台选择、能力建设等方面。该公司正致力于将零件从铸造转换为增材，以满足客户要求，并为未来的增材零件设计奠定基础。
资质基础
查尔斯顿工厂为航空航天服务， 并专门为航空航 天应用增材。伊顿本身是许多市场的制造商， 电气元 件可能是其最大的产品类别。其航空航天集团是商用 和军用飞机供应商以及航天器生产商的一级承包商， 供应与机械驱动以及燃料和液压输送相关的部件和子 系统。多年来，伊顿及其客户都清楚地知道， AM 对 此类部件有承诺，尤其是对更换铸件有承诺。在Southfield 和 Pune 工厂，伊顿与客户合作， 通过研究、测试、原型设计和概念验证组件来证明和验证这 一承诺。现在是生产——从铸造到增材的转变所面临 的挑战可以用一个词来表达： 合格。
埃尔赫洛说： “ 我们必须满足客户的质量标准和 FAA（美国联邦航空管理局）的要求，即新的增材成 分是对之前已经合格的零件的可接受替代品。 ”。
这可能是一个漫长而困难的工作。事实上， 这是 一项成本高昂的工作， 如今，伊顿正在对增材进行投 资，以支持客户并与客户合作， 从而获得资格。
对一个零件进行增材生产的鉴定简化了对未 来类似零件的鉴定。伊顿工厂目前正在生产 一个与此类似的喷射泵组件。
埃尔赫洛说，关键是部分资格数据的成功正在累 积。美国联邦航空管理局（FAA） 已经表示愿意接受 一个零件合格评定的成功适用于类似的零件， 因此不 必重复努力。这对伊顿来说可能是一个巨大的优势， 因为伊顿为不同的飞机客户生产某些彼此相似的零件。因此， 伊顿现在正着手将零件从铸造中转换出来，以期在最有机会获得基础资格的情况下， 为未来 的增材零件赢得有希望的先例。从头开始进行新的资格认证是昂贵的，但今天的费用将在未来更容易获得 资格的相关部分产生回报。伊顿选择今天承担的生产 工作有难度、关键性和零件族多样性。
埃尔赫洛和约克表示，有很多机会——如果伊顿 能够承担资质成本， 许多零部件客户希望看到转向AM。目前，查尔斯顿工厂的 AM 转换管道中有大约 50 个生产飞行硬件组件。伊顿已获得 20 项商业奖励。 在查尔斯顿和更成熟的南菲尔德工厂之间， 有三个部 件正在生产： 一个喷气泵、 一个地面加油系统的部件 和一个战斗机冲压空气阀。
约克补充道：“现在仅靠成本是无法实现的。我 们需要让客户相信， 生产卓越的设计和系统解决方案 是有价值的。要实现这 一 目标， 我们必须建立能力…… ”
喷射泵是一种通过激光粉末床熔接制成的铝组件，它取代了过去的 11 个零件的组件，除了简化制造 外，还减少了 30%的重量。但这些改进所节省的费用 不足以抵消通过新的制造方法鉴定新零件的成本。 埃 尔赫洛表示：“ 支付资格费的商业案例可能很有挑战性，但这将使我们稍后通过类似的部件获得更大的盈 利能力。 ”。
约克补充道： “ 现在仅靠成本是无法实现的。我们 需要让客户相信生产卓越设计和系统解决方案的价值。要实现这 一 目标， 我们必须通过近期的成功，立 即建立能力。 ” 能力建设和资格先例是代表长期投资的 近期成本。
伊顿在查尔斯顿的工厂使用了通用电气增材公司的 Spectra L Arcam EBM 机器，以及该公 司的另一个重要设备。粉末回收站对复杂的EBM 零件进行自动空气喷射，以进行沉淀。
我在访问期间偶然看到的发展中的一个组件代表 了发展能力的一个例子，在这种情况下，通过接受困难。根据伊顿的要求， 该组件的细节和性质是保密的，但钛合金 6Al-4V 部件包括复杂的内部通道和 80 多个外部端口。它将通过电子束熔化制成， 除其他外，这是一个重大的去粉末挑战。 Arcam EBM 机器的 供应商 GE Additive 提供的高压空气除粉机将作为除粉 过程的一部分，伊顿自行开发的步骤也将如此。所有 这些都将适用于未来具有歧管状内部通道的零件，实 际上每一个内部通道都比这个复杂的零件更不具挑战 性。
查尔斯顿的两台激光粉末床聚变机之一是 EOS 的四激光系统。
另一台激光粉末床熔接机是 Trumpf 的 Truprint 机器。埃尔赫洛表示，由于客户有时会指定或更 喜欢某些机器类型，因此该工厂拥有来自不同公 司的平台是很有价值的
为了进一步发展其能力，伊顿还采取了代表航空 航天子部门多样性的额外工作——寻求在商业、军事 和太空以及材料和平台方面大致均衡的分配。查尔斯 顿 AM 工厂专门执行金属粉末床融合，但这一重点涵 盖了一系列选项。现场的平台目前包括一台用于铝和 钛的 EOS M400 四激光机， 一台用于钛的 GE Additive Arcam Spectra L EBM 机，以及一台内部加热至 500°C 的 Trumpf Truprint 5000 激光粉末床熔接机， 用于各种 有利于这种高温的材料，包括钛和不锈钢。所有这些 都被应用于该任务， 以成功制造能够获得资格作为铸 件替代品的零件。
三个阶段
AM 机器的数量将扩大。 埃尔赫洛说，另外两台 机器即将问世，很快还会有两三台。平台的范围也会 扩大吗？ 他说，很可能不得不这样做。虽然生产机会 需要更多的机器，但 AM 技术的快速发展将要求采用不同的系统。对增材的拥抱是一个长期变革的开始， 伊顿为增材的发展制定的计划中包含了变革的期望。
他说，“第一阶段是我们现在的处境——利用当 前的机器。”这包括利用当前的机械品牌。他说：“行业还没有准备好说机器制造商和型号无关紧要。”因此，该公司可能会在现有的三个机器品牌之 外，再增加一个机器品牌，用于支持第四种机器类型 的零件或客户。在那之后，可能会开始整合到一个功 能上。“在第二阶段， 我们将在 2024 年用代表最先进 水平的任何机器类型来扩大我们的能力。然后，在第 三阶段， 我们利用我们的知识， 使用 10 年后最好的机 器来扩大我们的增材生产能力。 ” 他说，到那时，最好 的选择可能不是激光粉末床或 EBM，也可能不是今天 用户显而易见的任何系统。
对铸件的关注也是暂时的——尽管今天这是伊顿 航空航天集团在增材方面看到的引人注目的机会领域。伊顿正在生产的地面加油组件说明了这一点。 增 材零件与铸件没有显著差异，但生产铸件的铸造厂过 度扩张。
埃尔赫洛说，对于像这样的非飞行组件应用，“ 铸 造成本可能是增材版本成本的三分之一，但你无法获 得零件。 ”。但对于增材，他说， “如果你需要 250个，我们可以安排他们在下个月内交付。 ”
将这种冲压空气阀改为增材，用两个零件 替换了 22 个零件，简化了采购。
与此同时， AM 生产的冲压空气阀与冷却战斗机 的电子设备和驾驶舱有关，它是如何以不同的方式证 明这一点的。该阀的增材版本将 22 个零件合并为两 个。
他说：“所有 22 个零件都是从外部采购的， 包括 两个大型铸件以及垫片和紧固件。 ” 。“ 它们来自螺纹加工、冲压和铸造。质量人员必须管理所有这些。它 们必须进行库存管理。供应链管理中存在问题。如果 你只缺少其中一个零件，你就无法发货。 ”相比之下， 增材主要只打印两个零件，并在伊顿内部进行打印。 目前，AM 是关于实现这种控制的。
目前，伊顿客户对增材的需求是响应能力和控制能力。零件的生产运行可以在相对较 短的时间内快速生产和交付。今天零件转换 为增材的成功将为未来零件的设计奠定基础，这些零件旨在充分利用增材的可能性。
但它将越来越多地致力于改进飞机，并达到飞机 所能达到的下一个性能水平。以下是伊顿及其客户将 开始放弃铸件作为增材的起点的地方。习惯于 AM 与 伊顿一起生产以前的铸件的客户将理所当然地认为 3D 打印是理所当然的， 他们将与伊顿合作，利用 AM 才 能生产的复杂组件将其用于下一代飞机。
“我们增材的最终目标是新产品， ”约克说。从飞 机设计工程的一开始就应用增材， 而不仅仅是可以转 换的零件， 这为实现几个显著的好处提供了机会。他 说，为了让飞机更充分地利用它， AM 将提供“ 更快的 速度、更高的性能、更低的制造成本和 20%到30%的 重量节省”， 所有这些好处都可以同时实现。
补充知识卡片
什么是半结晶聚合物?
半结晶聚合物是指当材料冷却时，具有排列成晶体结构的聚合物链的聚合物。在3D打印中，这些聚合物链通常不会跨层扩散，这可能会给处理带来挑战然而，半结晶聚合物也赋予了许多所需的材料特性:包括机械强度和耐温性。
什么是PEKK?
聚醚醚酮酮(PEKK)是PAEK家族中的一种聚合物，具有半结晶和非结晶状态，使其更容易进行3D打印。PEKK具有较低的结晶速率，使其能够更像无定形材料一样进行处理，但仍能实现与该聚合物家族相关的许多好处。
什么是PEEK?
聚醚醚酮(PEEK)是具有半结晶性质的PAEK家族的另一个成员。在3D打印中，材料必须在高于其玻璃化转变的温度下挤出，但在冷却时会显著收缩并与其聚合物链形成晶体结构。尽管如此，PEEK因其强度、耐化学性、生物相容性和其他特性而被广泛使用。
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原文见：
1. 《 Eaton developing carbon-reinforced PEKK to replace aluminum in aircraft air ducts 》 2024.3.4
2. 《 Qualification Today, Better Aircraft Tomorrow — Eaton’s Additive Manufacturing Strategy 2022.8.29
杨超凡 2024.3.6
