LITHOZ 3D打印航空发动机叶片用陶瓷型芯

航空动员机作为航天航行器的焦点部件，决意动员机要害机能的涡轮叶片成为研究的重中之重。一台航空动员机的鞭策力与涡轮机前沿进气口温度亲切相关，涡轮叶片的承温能力则决意了整台动员机的鞭策力，而提高涡轮叶片承温能力的方式首要有两种，一种是索求机能更优化更不乱的高温合金，然则受到金属熔点的限制，高温合金的机能已接近极限；另一种是索求具备复杂空心构造的叶片冷却手艺。空心构造改善了原始涡轮叶片的冷却体式，这种构造可以有效提高涡轮叶片的承温能力，从而有效提高动员机的工作温度，这种更为高效的气冷体式是今朝的研究重点。经由复杂气冷内腔构造改善涡轮叶片散热能力已成为进步动员机制造的要害。

（自媒体www.jj00.com）

涡轮动员机及空心叶片构造图

对于如斯复杂的空心叶片，若何制造便成了最大的难题。传统机加工和锻压的手段加工难度很大，很难形成叶片的内腔外形，而且制造过程中材料的行使率低，制造成本高，费时辛苦。如今只能采用熔模精铸陶瓷型芯来解决这一难题，而在熔模锻造中，作为形成空心铸件内腔外形的陶瓷型芯，它的机能和质量对铸件生产的及格率和成本起着非常大的影响感化。作为叶片制造手艺瓶颈之一的陶瓷型芯，其造型材料和制造工艺的络续改善对于增加陶瓷型芯各项机能十分主要，也一向是空心叶片研究中的要害问题。

今朝设计的陶瓷锻造型芯越来越复杂，而经由传统的热压注成型、凝胶注模成型、打针成型等方式存在排蜡时间长、工艺复杂、坯体外观易起皮等问题，且传统方式中模具依然是必弗成少的，工艺流程较为复杂。是以急需探寻一种新型的、快捷有效的陶瓷型芯制造方式。

陶瓷3D打印手艺的显现便实时的解决了这些问题。Lithoz公司的LCM手艺能够实现传统工艺无法完成的高复杂构造陶瓷产物的生产。是以，LCM手艺给航空航天涡轮动员机和燃气轮机中的高复杂构造的陶瓷叶片型芯供应完美的解决方案，知足他们日益增进的设计需求。并且，LCM手艺能够快速、低成本的实现小批量系列的原型产物的生产。因为该手艺无需模具，，是以大大缩短了研发-市场阶段的周期。与传统的打针成型制造叶片型芯手艺比拟，3D打印手艺是一种无需模具的生产制造手艺。是以3D打印手艺能够绕过传统工艺必需的、昂贵而又复杂的模具制造部门。

今朝，国表里在空心叶片制造中使用对照遍及的首要有硅基和铝基陶瓷型芯。个中，相较于铝基陶芯烧结难题和不易脱芯等问题的存在，硅基陶瓷型芯以热膨胀系数小、不乱性好、外观光洁度高且易于脱芯等一系列长处，而普遍应用于国表里航空工业中。

使用Lithoz的CeraFab8500设备，LithaCore450材料打印的陶瓷叶片型芯

3D打印陶瓷叶片型芯的材料

LithaCore450是一款由奥地利Lithoz公司自立研发的一种用于3D打印生产陶瓷叶片型芯的硅基材料。

典型的应用有：用来生产单晶镍基合金的涡轮叶片的锻造型芯；定向凝固锻造型芯；等轴锻造型芯。

LithaCore450是一种能够3D打印制备高精度、高细节陶瓷叶片型芯的材料。烧结后的叶片型芯产物具有非常低的热膨胀率、较高的孔隙率、优异的外观质量和优良的洗滤性等长处。此外，Lithoz能够为客户斥地定制化的材料，知足客户普遍的合金锻造需求。

此外，Lithoz最新研发的用于批量打印的CeraFabSystemS25、S65、S230设备，高精度投影供应高达2560×1600像素的差别率，横向差别率高达25微米，包管了打印组件的绝对精度，稀奇是在微距局限内，最大打印尺寸可达192×120×500mm。可知足客户的分歧尺寸的打印需求。

使用LithozCFSystemS25、S65、S230设备打印的分歧尺寸的陶瓷型芯

Lithoz公司3D打印叶片锻造陶瓷型芯要害机能

经由LCM手艺能够打印高精度、高复杂构造的陶瓷叶片型芯。且具有以下特征：

（1）优良的尺寸反复性和公役

（2）最大尺寸可达500mm

（3）外观光洁度Ra<3µm，包管合金铸件内部通道的外观质量（可经由优化工艺，供应Ra<2µm的陶瓷型芯）。

（4）高复杂构造，如机翼最薄处可达200µm

模型尺寸与打印产物公役研究

LithaCore450陶瓷叶片型芯是使用Lithoz公司的CeraFab8500设备生产的。对锻造型芯进行尺寸搜检的究竟（下图）显露，其与CAD模型的最大误差为0.1mm，相符锻造型芯应用的尺寸要求（平日是0.3毫米）。

打印模型与原始STL文件尺寸对比

此外，分歧生产周期下生产的两个陶瓷型芯的尺寸对比（一个带有撑持构造，一个没有撑持构造）。究竟如下图，表明分歧批次打印的产物具有+/-0.05mm的反复性误差。

分歧批次，带有撑持构造和不带有撑持构造锻造型芯的尺寸误差对比

由此可见，使用3D打印手艺生产陶瓷型芯非常适合，轻易快捷，能够打印极其复杂的构造，且机能参数相符空心叶片锻造的实际需求；今朝飞机动员机的主流制造商都已经在使用3D打印手艺从事陶瓷型芯的研发生产，航空航天巨头法国赛峰集体已经历久使用Lithoz陶瓷3D机生产叶片型芯，并于2017年欧洲陶瓷增材会议AMCeramics上展示了初步的功效。

文章起原：Lithoz

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