2020年2月16日,外媒的报道称,由于担心中国企业会逆向工程仿制,美国政府正在考虑要不要取消CFM公司(GE和赛峰合资)向中国出售LEAP-1C引擎的许可。

美国政府担心中国取得引擎技术,损害美国商业利益,并增强中国军力。中国自行研发的C919商用客机,需要使用该款引擎,意味此举可能影响研发工作。

消息指出,美国政府将在2月28日的内阁会议上讨论事件。通用电气表明反对限制出口,指中国难以透过逆向工程取得技术,加上这款引擎已经出口中国多年,如果可以取得中国早已取得技术。

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△2015年7月22日,中国商飞公司和CFM国际公司举行仪式,庆祝首台CFM LEAP-1C发动机交付。这台发动机将安装在首架C919飞机上,为飞机的下线和首飞做准备。

美白宫考虑限制出口中国发动机的消息发出以后,2月17日中国A股市场国防军工、大飞机、通用航空板块大幅上涨,一批相关公司股价触及涨停。其中包括从事3D打印航空航天业务的铂力特(688333)、银邦股份(300337,旗下的飞而康正在发力航空航天金属打印服务)、洪都航空(600316)等;特别是2019年第一批登录科创板的中国金属3D打印龙头厂商铂力特(其业务营业收入超过一半都是来自航空航天领域的金属3D打印),股价上涨20%达到近70元,市值55.6亿元。

根据资料,C919是由中国商用飞机有限责任公司研制的一款168-190座级窄体干线客机,专为短程到中程的航线设计,属于单通道150座级,标配168个座位,最多可容纳190个座位,学名为“中短程双发动机窄体民用运输机”。

截至2019年12月底,C919大飞机已经有101-106架次机型试飞中,总订单量已经超过了1000架,2021年开始交付,除了中国之外,还有美国、德国等国家的航空公司订购C919飞机。

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3D打印与C919大飞机

南极熊曾报道过,在C919大飞机上应用了多项3D打印技术,其中就包括LEAP发动机的3D打印燃油喷嘴。

LEAP是由GE与法国赛峰(Safran)集团各出资50%组建的合资企业CFM研制的新一代航空发动机,具有更好的燃油经济性和更低的二氧化碳排放量,现已广泛用于波音737、空客A320、以及我国的C919等单通道客机。在2014年,由于改用了3D的燃油喷嘴,其性能得到了进一步提升(能更高效地混合与注入燃料)。即使美国要限售中国的话,法国还不一定答应。

图 :增材制造在 GE 发动机中的应用

据悉,GE航空某个工厂目前运营着数十台金属3D打印机,用于零件生产。

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△GE增材技术中心

GE生产的每台LEAP发动机都包含19个3D打印燃料喷嘴。因此,阿拉巴马州的第30,000个3D打印燃料喷嘴将该设施的满足发动机总数提升至约1,578。

△GE LEAP燃油喷嘴, 照片来自GE Additive

除了LEAP发动机之外,C919还采用了不少国产的3D打印零部件,其中包括铂力特生产的钛合金材质的C919中央翼缘条,尺寸3.07米,重量196千克,于2012年1月打印成功,同年通过商飞的性能测试,2013年成功应用在国产大飞机C919首架验证机上。

这是国产机型首次在设计验证阶段,利用3D打印技术制备承力部件,在国际民机的设计生产中亦属首次。更重要的是,作为机翼关键部件,以我国当时的制造能力,还无法锻造出这样超大尺寸的复杂结构件。而如果向国外采购,又势必影响大飞机的国产化率。

此外,在C919上还装载了由飞而康科技运用SLM工艺打印的钛合金零件,分别应用在由航空工业成飞、洪都和西飞承制的登机舱门、后机身舱门和应急舱门上。

△由飞而康3D打印的C919飞机登机舱门钛合金机构零件分布图。飞而康运用SLM工艺打印的舱门件为每架飞机28件,全部六架共计168件装机件。

虽然,GE强烈反对美国政府这一想法,但是美国政府仍然有可能做出决定。

3D打印与更先进的飞机发动机GE9X

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另外,更先进的波音下一代777X喷气式飞机所使用的GE9X发动机,更是大量使用金属3D打印涡轮叶片。意大利Avio Aero Cameri工厂使用Arcam电子束熔化(EBM)系统,3D打印出来的由铝化钛合金制成的低压涡轮叶片。

比利时3D打印软件巨头Materialise透露GE旗下的航空业务Avio Aero,如何部署其软件,用来3D打印全球最大喷气发动机的零件。

增材制造的TiAl叶片的重量约为传统镍合金涡轮叶片的一半,使燃油消耗减少了10%。 GE Additive Arcam EBM A2X机器每批可生产6个刀片,而Spectra H系统大约可同时生产10个刀片。

△GE Additive Arcam EBM A2X金属3D打印系统。电子束功率3000瓦。成型尺寸200 x 200 x 380mm(x,y,z)。打印成型仓处于真空状态,可提供清洁可控的环境并最大程度地减少了污染的风险。使用电子作为能量载体,可在粉末中提供深层能量穿透和低反射率。构建室经过专门设计,可承受超过1100°C的极高工艺温度。在预热温度下进行金属3D打印,可消除残余应力并确保出色的材料性能。这为增材制造容易产生裂纹的材料(例如铝化钛)开启了新的方向。整体运行成本低,耗材成本低,粉末可有效再利用,粉末成本低。

△GE Additive Arcam EBM Spectra H金属3D打印系统。电子束功率6千瓦。大尺寸的成型空间,直径250毫米 x 430毫米高度,用于高热、易开裂的材料;自动校准光束,可精确生产零件;封闭的粉末处理系统可保持粉末批次的完整性,从而实现最佳零件生产;移动式隔热罩可改善温度管理;自动粉末分配和粉末回收站;功率增加100%,构建速度提高50%;自动化系统减少了对操作员的依赖并确保最佳的质量控制

Avio Aero估计,到2022年,每年将生产60,000片这种叶片,并在2019年底前完成数十台Arcam EBM系统的安装,以扩大其增材制造的规模,从而使其总机器容量达到50片。