揭秘波音增材制造战略，不会收购任何一家3D打印公司
《3D打印世界》讯/多年以来，航天航天制造商最先将各种增材制造（AM）方法用于原型制造，在技术的相互促进中，他们也3D打印各种工具，最近，甚至开始将其用于终端部件的大规模制造。
GE在收购两家金属3D打印制造商并组建GE增材公司后，大大地提高了它的行业地位。但是GE不是唯一将3D打印部件带上天空的航空公司，另外还有持续保持着领先地位的波音，从2003年开始，波音的飞机上就搭载了3D打印部件。
作为3D打印领域的一个主导角色，波音对目前如何将增材制造用于航空航天以及未来行业中有着深刻的洞悉。近日，波音的结构与材料、企业运营和技术主管Leo Christodoulou与媒体进行了对话，主要谈及波音对3D打印应用于航空航天的一些见解。
回到2003年
作为美国联邦政府的两个承包商之一，继洛克马丁之后，波音在2015年获得了160亿多美元的政府资金，波音与联邦政府的联系如此紧密，作为一个航空航天制造商历史性地参与了美国国防部的一些主要项目。
比方说，2003年，波音作为美国一个空军研究实验室的一部分，为F-15战斗机上一个金属3D打印部件获取认证和飞行上做了很多的努力。这个项目设立的原因是F-15战斗机当时需要一个替换部件，但是工具的交货时间太长了，而且为了减少铝的腐蚀疲劳，这个部件是用钛制造而非铝锻造。
为了制造这个钛金属部件，当时波音使用的是一种激光粉末饲料沉积过程——定向能量沉积（DED）的一种形式，这个部件成为了历史上第一个获得军用飞机飞行资格的3D打印部件。14年过去了，如今波音已经在各类型的飞机上拥有超过50,000个的3D打印部件。
2017年重温DED技术
就像是要重温过去，波音正再次转向用DED技术生产787梦幻客机的结构组件。挪威钛公司及其快速等离子体沉积技术成为了波音的合作对象，这家公司很可能3D打印出飞机上首个钛金属结构组件。
波音和挪威钛的合作关系始于2016年，为了测试挪威钛生产的部件是否能满足波音的需求，然后再探究它们能否能满足联邦航空管理局(FAA)的一些程序要求。两家公司预计，今年相关的材料属性和制造将获得FAA批准。
DED在复杂几何形状制造上不如选择性激光熔化，但是，通过3D打印出近净型的部件，再通过机加工出最终的形状，很有可能加速制作周期，减少材料浪费，降低成本。
Christodoulou解释道：“有些技术可以制造出更复杂的物体，即使像DED这样的技术能做的也是有限的，但这些技术都是物有所值的。如果你有一种昂贵的材料，比如钛，你可以减少切削的部分，减少成本，性价比会高很多。即便这项技术并不具有这么高的性价比，但至少你无需购入所有的材料，然后再因为切削的原因而被浪费掉。”
这在波音787梦幻客机就体现出来了。借助挪威钛的等离子体沉积技术，波音预计节约两百到三百万美元的成本。
其他的增材制造工具
Christodoulou表示，DED技术不仅是波音在终端部件生产中采用的首批技术，也成为了波音内部常用技术之一。
Christodoulou还说：“增材制造对于我们而言是工具箱中的工具箱，它并不是一项单一的技术，它包含了多种技术。这些技术在聚合物、复合材料、金属和陶瓷材料中都有不同的应用，而不同的材料可能会采用不同的技术过程。”
“制造和生产系统则是最大的工具箱。生产系统包含了我们目前使用的所有传统工艺，如纤维加工、铝加工、铸造、锻造、轧制、树脂注入。增材制造是其中一部分，它永远不会取代任何一种工艺，也不可能取代。”
波音使用的另一种增材制造技术是Stratasys的熔融沉积技术。波音与Stratasys合作开发无限构建技术，该技术在横轴上具有无限的打印长度。
“每当谈论起增材制造，人们首先想起的3D打印机。而我们与Stratasys的合作研发可以使这项技术脱离那个方盒子，制造的部件长度可以无限长。制造过程不再因打印机体积而受限，这样稳定的打印过程可以不间断地运行三个星期。”
采用技术的目的就是能制造出大型零部件，不仅仅是3D打印终端部件，也可以是制造辅助工具。去年，波音就和橡树岭国家实验室（ORNL）合作制造出最大的3D打印物体，成就了一项吉尼斯世界纪录。这个3D打印物体不是飞机机翼，而是用于固定777X复合机翼面进行钻孔和加工的大型工具。
Christodoulou表示：“这类型的工具对于飞行没有任何的机械要求，但在尺寸控制方面有着非常严格的要求，因为这是用来制作飞行零件的辅助工具。”
符合标准的3D打印
用于生产零件的机器是来自辛辛那提公司的“大面积增材制造系统（BAAM）”。虽然BAAM是一项较新的技术，但波音公司并不是因其新颖性和适销性才选择了它。 Christodoulou称，生产过程中的每项技术及每个零部件，都会经过严格的质量监测。
Christodoulou解释道：“一项技术的接受程度和它的成熟程度是分不开的。从某些方面来看，BAAM要强于其他技术，更符合我们的要求，所以我们选择了它。我们希望能够充分利用新技术的优点，但从实际使用的角度来讲，我们更加需要的是稳定的技术和生产过程，只有这样我们才可以进行大量的生产。”
波音公司开发、采用某一项目的关键因素之一就是反复生产的能力。而这一点对所有的生产工具来说，都是至关重要的。Christodoulou强调说，波音公司给定部件的生产和机器的设置有着相当严格的工艺规范。一旦其稳定性在多台机器以及安装过程中得到证实，公司就会为其开发出一个数据库来编译每个部件的属性。这使得波音拥有了针对生产特定部件流程的相关数据。
不仅生产过程是这样，制造用的材料也有着严格的标准。近日，波音公司正在用OXPEKK材料进行试验（牛津高性能材料公司OPM开发的激光烧结聚醚酮酮）。波音公司制造的(CST)-100星轮宇宙飞船将会运送多达7名乘客或者机组人员和货物至国际空间站等近地球轨道上的目的地，而OPM将为该宇宙飞船提供600多个零部件。
尽管波音公司在生产制造方面走在世界的前列，但Christodoulou仍旧认为波音面临着很严峻的挑战，其中之一就是业界现行的设计、制造传统。这是因为当今工业已经习惯了针对现有的生产技术进行设计，然而3D打印技术的发展使得传统技术无法实现的制造过程成为可能。
波音的增材制造战略
不同于其他采用了AM技术的航空航天公司，波音并不完全依赖于内部生产。相反的，波音试图实现内部制造和外部生产链间的平衡运作。
“我们65%的工作是由供应商完成的，” Christodoulou说，“我们有20个内部AM生产点，这些站点遍布普吉特海湾、圣路易斯、梅萨以及海外各地，包括英国和德国。但我们必须保证内部制造和外部生产链之间的平衡。大多数情况下，我们主张的是与供应商合作，取其专业技术和资本投资商的长处。譬如，挪威钛在其自身技术上进行了大量的投资，而我们没有必要完全复制他们的技术，这种情况下，我们可以与他们合作，而我们也重视并感谢供应商为了合作而做出的贡献。”
此外，波音公司并不是像GE那样的制造商。所以波音公司并不打算像GE那样，收购Arcam和Concept以及Laser等3D打印机制造商或者销售AM机器。
Christodoulou认为，对于波音公司来说，直接收购现有的公司并不是一种太好的市场策略。他说：“我同整个公司上下一样，都认为我们不应该对于AM产业现存的炒作状况买账。我们使用AM技术，只是出于它的性能、成本以及制造的进度。我们并不会因为一个部件使用了AM技术就把它安装在飞机上。”
编译自：engineering.com
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