行业案例 | MRO航空发动机维修领域的3D打印应用

Jodie

本文将以涡轮排气温度热电偶( EGTTHERMAL COUPLE )作为实例，带您一起探究在航空发动机维修领域，工程师如何利用3D打印技术来实现对零部件的有效保护，以及使用3D打印技术是否比传统开模更具优势？

行业案例 | MRO航空发动机维修领域的3D打印应用

工业皇冠的明珠——航空发动机

航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠，是一个国家工业实力的集中体现。航发是典型的资金密集型和技术密集型产业，门槛相当高，具有独立研制先进航发的国家更是很少，主要由美英德法国家控制着整个航空发动机的设计、生产、制造、维修。

航空发动机为飞机提供，是关系到飞行安全的关键部件。与其他生产或维修行业相比，航空发动机维修行业具有极高的资本要求和行业技术壁垒——维修流程及要求复杂，维修费用昂贵，维修时间要求严格等。

航空发动机的维修与保护

在发动机大修过程中，发动机被打散到子部件做深度维护，每一个零部件都要经历清洗、目视检查、详细尺寸检查、无损检测、集件、组装、测试等流程，最终交付给航空公司。飞机可再次翱翔于蓝天，搭载乘客安全到达目的地。

发动机零部件在操作过程中或运输转运、保存过程中，虽有极小概率被磕碰，但就MRO而言，这小小的失误却可造成高达上百万美金的损失。为此工程师利用全球领先技术，使用3D打印机量身定制保护套，在发动机运输、转运、储存、组装期间，确保零部件始终有安全可靠的保护，为发动机维修提供高质量的后期保障。

追踪发动机性能的眼睛

涡轮排气温度热电偶

涡轮排气温度热电偶（EGT THERMALCOUPLE, 以下简称热电偶）的主要作用是用来测量涡轮排气温度，而发动机的涡轮排气温度直接影响着发动机的性能追踪，可以说是工程师用来跟踪性能趋势的一双眼睛。

热电偶通过导线连接于发动机的大脑全权数字控制器上( FADEC , 即 Full Authority Digital Engine Control )，导线连接与热电偶处由特殊材料制成，在维修过程中，非常容易发生人为损坏，造成无法维修，给客户和公司造成损失。

借助3D打印技术保护零部件

Ultimaker 3D 打印机具有高精度、快速、灵活、材料环保等特点，工程师利用逆向技术，先设计热电偶的外形尺寸，再设计针对热电偶外形的保护套。由于保护套要求具有一定的弹性、韧性以及强度，所以选择Ultimaker TPU 95A 材料作为研发保护套的材料。其功能在于可以有效保护热电偶的导线接合处，避免在外力或不可控的因素下，造成热电偶的损坏。

工程师利用 3D 打印技术，可快速将设计的想法实践出来，经过几次改进后，就可小批量做出一些定制化的保护套，有效对热电偶进行24小时保护。区别于传统开模方式，3D 打印具有快速响应、快速解决问题的特点，并在价格方面具有极高的性价比。

■具体是如何操作的呢？

工程师利用三维设计软件，快速设计出基本符合零件的模型图后，将数据导入 3D 打印机，3D 打印利用 Ultimaker Cura 软件特性，设置填充比（例如10%），不仅打印速度快，还可以节约一部分打印材料的成本。待样品快速打印完成后，试装是否合适，如果不合适，就重复设计-打印过程，整个流程下来，从发现问题到解决问题，通常是在2-3天即可有合适的解决方案。这样的优势，比传统利用模具更快切更节省开支。待完全定型后，即可小批量打印。如果打印数量在几百甚至上千，则开模且更有经济性，但开模的缺点在于一旦尺寸有偏差，做出来的样品不能用，需要再次尺寸核算后重新开模。

TPU 95A 具有较高的流动性，区别于PLA材料，TPU 95A 材料打印出来的效果虽不如PLA优秀，但是作为一款实用性材料，打印效果也是可圈可点。

Ultimaker TPU 95A 材料相比其他 Ultimaker 原厂材料来说，具有打印平台温度低、无挥发性气味、打印材料柔软的特性，这种材料特别适合做定制化航空发动机小批量保护套的生产。TPU 95A 材料打印过程中，每层走线细密，打印完成的产品，外观较精美，材料柔韧性强，每层打印材料接合完整。经过一段时间的摸索，基本是可以打印出来比较完美的保护套，即材料无断线，层间粘结紧密，不易发生损坏，使用效率高……

总结

在航空发动机维修中，各种保护套需求巨大，利用 3D 打印技术，不仅可以快速打印实现对零部件的保护，从公司发展长远投资来看，利用 3D 打印会比传统开模更具有性价比、灵活性和创新性。

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