可用于維修飛機渦輪機的神器——Optomec LENS工藝金屬3D打印系統

2021年10月18日，南極熊獲悉，工業(yè)3D打印機制造商Optomec已將一套價值100萬美元的LENS定向能量沉積（DED）系統出售給一個長期的航空客戶。雖然該客戶沒有透露姓名，但外界認為它購買該系統是出于優(yōu)化渦輪機的生產成本和飛行準備的目的，提高其在飛機維護、修理和大修（MRO）市場的地位。

Optomec公司的JamieHanson說："使用Optomec公司的AM工藝修復渦輪機部件，確實有三個優(yōu)勢。相對于手工修理，它可以節(jié)省時間和成本。其次，它需要的熱量輸入少得多，所以基礎金屬零件受維修的影響小得多。最后，由于自適應AM工藝增加了較少的修復金屬，下游的加工成本就會大大降低"。

△一臺正在MRO設施中進行大修的噴氣發(fā)動機。照片來自Optomec公司

Optomec公司的LENS技術

Optomec公司位于新墨西哥州，專門生產DED和氣溶膠噴射打�。ˋJP）3D打印機，前者被證明特別善于解決飛機MRO應用。從本質上講，他們公司的LENS方法的工作原理是將金屬粉末吹過一個噴嘴，然后用激光陣列將其熔化成零件，這個過程非常適合在現有的保形表面上添加材料。

在過去的幾年里，Optomec已經升級了技術能力，首先推出了LENS CS 600和CS 800，然后是CS250和高產量的HC-TBR 3D打印機。該公司還提高了系統的靈活性，為LENS機器引入了銅材料打印的兼容性和鋁的3D打印技術，并在2020年為其Huffman單元推出了機器人自動化。

實際上，這些改進使Optomec系統對那些尋求進入大批量渦輪機葉片維修領域的人來說更具吸引力，而且它們后來還發(fā)現LENS技術可以在國防上可以得到廣泛應用。僅在過去的12個月里，該公司就與美國空軍簽訂了合同，以確定噴氣式渦輪機的打印參數，并開發(fā)出大批量的發(fā)動機MRO 3D打印機。

為了突出采用LENS的潛在成本節(jié)約，Optomec公司還在去年6月推出了一個投資回報率（ROI）評估工具。據稱，該成本計算器能夠為尋求在燃氣輪機MRO中改用DED的個人客戶評估自動化激光熔覆設備的盈利能力。

△Optomec的LENS技術能夠在現有零件上沉積額外的材料，使其成為航空航天MRO的理想選擇。照片來自Optomec公司。

優(yōu)化渦輪機維修

由于可能與NDA有關的原因，Optomec公司沒有透露最新買家的名字，但它將該客戶描述為一個 "領先的供應商"，其在航空MRO市場的價值為370億美元。據了解，該客戶也是Optomec系統的現有采用者，它已經使用了五臺以上的3D打印機來維修飛機發(fā)動機和工業(yè)燃氣輪機中的渦輪機部件。

據Optomec公司稱，客戶計劃采用他們技術的自適應軟件和即時激光功率調整功能，為磨損的發(fā)動機部件提供精確金屬增材維修�？蛻暨@樣做的目的是將渦輪機恢復到其原始制造商規(guī)定的規(guī)格，同時減少對打印在上面的金屬特性的干擾，提高終端部件的質量。

我們還相信，此舉將使這家航空供應商將兩個手動渦輪機維修過程合并為一個自動程序，從而降低其發(fā)動機大修成本。Optomec公司的系統每年能夠修復數以萬計的渦輪機，它的MRO裝置總數達到100個，它說這些機器現在是 "燃氣渦輪機行業(yè)的黃金標準"。

△阿提哈德工程公司的3D打印MRO設施。照片來自阿提哈德工程公司。

AM應用在飛機MRO中的飛速發(fā)展

3D打印在自動化、加速和擴大飛機發(fā)動機渦輪部件的維修方面的潛力愈發(fā)受到重視，我們也看到該技術被越來越多地部署在專用設施的MRO中。早在2019年，阿提哈德工程公司曾與EOS和BigRep合作，開設了一個新的阿布扎比3D打印綜合體，旨在減少母公司阿提哈德航空公司飛機的航空器停機時間。

幾個月前，柯林斯航空航天系統公司公布了類似的計劃，在新加坡建立一個航空航天創(chuàng)新中心。該中心于2020年2月正式開放，是柯林斯公司在美國以外的首個此類設施，據說擁有創(chuàng)建原型零件和工具以及為客戶MRO提供 "原始設備"所需的3D打印能力。

根據Optomec最近的一項研究，自動金屬3D打印可以為LENS的采用者提供180%的投資回報率，這樣的自動覆層在燃氣輪機維修方面也具有很大的潛力。該報告由激光加工專家Terry VanderWert發(fā)表，使用了一系列的質量、成本和深入的投資回報率比較，并最終得出結論：DED比手動葉片和葉片維修更具成本效益。