核心觀點(diǎn)
增材制造（即“3D打印”）是具有顛覆性的先進(jìn)制造技術(shù)，軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明，市場(chǎng)空間廣闊。3D打印技術(shù)通過(guò)零部件整合，助力發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化、集成化、推力與可靠性提升，金屬3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)有望成為航空航天領(lǐng)域主流技術(shù)工藝。近日，美國(guó)SpaceX發(fā)布猛禽3液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，受益于3D打印技術(shù)加持，猛禽3發(fā)動(dòng)機(jī)相較于猛禽2更輕、更有力、效率更高。航天應(yīng)用方面，通用電氣航空航天公司已于7月向飛機(jī)制造商交付了用于波音777X的首臺(tái)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)版本。GE9X是當(dāng)前世界上推力最強(qiáng)大的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)之一，最大推力能夠達(dá)到60.8噸。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了多達(dá)304個(gè)3D打印零部件，是GE在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)的重要里程碑。
簡(jiǎn)評(píng)
增材制造（即“3D打印”）是具有顛覆性的先進(jìn)制造技術(shù)。增材制造以三維數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料通過(guò)分層制造、逐層疊加的方式制造出實(shí)體零件。作為新興工藝，增材制造具有減材制造不具備的優(yōu)勢(shì)，行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期。金屬增材制造將向著多材料、高效率、高精度、大尺寸、智能化、國(guó)產(chǎn)化率提高、滲透率提高、增減材一體化、無(wú)支撐、系統(tǒng)級(jí)制造等趨勢(shì)發(fā)展。
3D打印技術(shù)通過(guò)零部件整合，助力發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化、集成化、推力與可靠性提升，金屬3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)有望成為航空航天領(lǐng)域主流技術(shù)工藝。航空應(yīng)用方面，美國(guó)SpaceX發(fā)布猛禽3液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，受益于3D打印技術(shù)加持，猛禽3發(fā)動(dòng)機(jī)相較于猛禽2更輕、更有力、效率更高。航天應(yīng)用方面，通用電氣(GE)航空航天公司已于7月向飛機(jī)制造商交付了用于波音777X的首臺(tái)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)版本。GE9X是當(dāng)前世界上推力最強(qiáng)大的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)之一，最大推力能夠達(dá)到60.8噸。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了多達(dá)304個(gè)3D打印零部件，是GE在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)的重要里程碑。
建議關(guān)注：鉑力特、華曙高科
增材制造（即“3D打印”）是具有顛覆性的先進(jìn)制造技術(shù)。增材制造以三維數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料通過(guò)分層制造、逐層疊加的方式制造出實(shí)體零件。其優(yōu)勢(shì)在于短研發(fā)周期、復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造、輕量化、高材料利用率、強(qiáng)力學(xué)性能等。作為新興工藝，增材制造具有減材制造不具備的優(yōu)勢(shì)，行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期。金屬增材制造將向著多材料、高效率、高精度、大尺寸、智能化、國(guó)產(chǎn)化率提高、滲透率提高、增減材一體化、無(wú)支撐、系統(tǒng)級(jí)制造等趨勢(shì)發(fā)展。
3D打印技術(shù)通過(guò)零部件整合，助力發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化、集成化、推力與可靠性提升，金屬3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)有望成為航空航天領(lǐng)域主流技術(shù)工藝。
航空應(yīng)用方面，美國(guó)SpaceX發(fā)布猛禽3液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，受益于3D打印技術(shù)加持，猛禽3發(fā)動(dòng)機(jī)相較于猛禽2更輕、更有力、效率更高。SpaceX公司近日公布第三代猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)（Raptor 3）及其參數(shù)。與之前版本相比，第三代猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)在推力、比沖和輕量化方面均有所提升，推力為280t，比沖為350s，發(fā)動(dòng)機(jī)重量為1525kg。在未來(lái)迭代中，該發(fā)動(dòng)機(jī)推力或?qū)⒊^(guò)300t。相較之下，前代的Raptor 2則為230噸的推力、347s的比沖、1,630kg的引擎重量與2,875kg的總重。
先進(jìn)金屬3D打印工藝使得第三代猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)化，使用3D打印取消了許多機(jī)械連接組件，之前大量暴露在外的管路已被集成到一起，Raptor 3無(wú)需隔熱罩及消防系統(tǒng)，這也規(guī)避了隔熱罩所增加的重量和系統(tǒng)復(fù)雜性，因此，它要比Raptor 2更輕、更有力、效率更高。
航天應(yīng)用方面，通用電氣(GE)航空航天公司已于7月向飛機(jī)制造商交付了用于波音777X的首臺(tái)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)版本。GE9X是當(dāng)前世界上推力最強(qiáng)大的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)之一，最大推力能夠達(dá)到60.8噸。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了多達(dá)304個(gè)3D打印零部件，是GE在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)的重要里程碑。
GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)的3D打印零件包括228枚葉片、28個(gè)燃油噴嘴、16個(gè)粒子分離器、1個(gè)熱交換器和1個(gè)T25傳感器外殼以及8個(gè)導(dǎo)流器、1個(gè)燃燒室混合器。其中，1）LPT葉片采用TiAl合金，相比傳統(tǒng)使用的鎳基合金輕50%左右，具有更加優(yōu)異的強(qiáng)度重量比。由該材料制成的葉片，會(huì)使整個(gè)低壓渦輪機(jī)的重量減少20%，同時(shí)將使GE9X提高10%的推力?？紤]到燃料占航空公司運(yùn)營(yíng)成本的比例達(dá)到25%，TiAl合金的性能便體現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)。2）3D打印的CoCr合金燃油噴嘴高度集成，但打印的結(jié)構(gòu)只有噴嘴頭，里面有14條精密的流體通道。新噴嘴頭將原來(lái)的20個(gè)部件變成了一個(gè)精密整體，并與其它組件通過(guò)釬焊連接，噴氣燃料通過(guò)噴嘴內(nèi)部的復(fù)雜流道實(shí)現(xiàn)自身冷卻。最終，新噴嘴重量比上一代減輕了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%。3）導(dǎo)流器的作用是減少冷卻空氣的殘留，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。每臺(tái)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)包含8個(gè)3D打印的導(dǎo)流器，材料使用CoCr合金，采用激光粉末床熔融工藝。3D打印技術(shù)將13個(gè)零件合并為一個(gè)，提高了2倍的壽命。4）燃燒室混合器的作用是將空氣和燃油充分混合，并將混合物送入燃燒室燃燒產(chǎn)生動(dòng)力。GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)包含1個(gè)3D打印的燃燒室混合器，使用CoCr合金和粉末床激光熔融工藝，該技術(shù)將零件重量減輕了6%，壽命提高了3倍。
風(fēng)險(xiǎn)分析
