行業案例 | MRO航空發動機維修領域的3D列印應用

導讀：本文將以渦輪排氣溫度熱電偶（ EGTTHERMAL COUPLE ）作為例項，帶您一起探究在航空發動機維修領域，工程師如何利用3D列印技術來實現對零部件的有效保護，以及使用3D列印技術是否比傳統開模更具優勢？

工業皇冠的明珠——航空發動機

航空發動機被譽為工業皇冠上的明珠，是一個國家工業實力的集中體現。航發是典型的資金密集型和技術密集型產業，門檻相當高，具有獨立研製先進航發的國家更是很少，主要由美英德法國家控制著整個航空發動機的設計、生產、製造、維修。

航空發動機為飛機提供，是關係到飛行安全的關鍵部件。與其他生產或維修行業相比，航空發動機維修行業具有極高的資本要求和行業技術壁壘——維修流程及要求複雜，維修費用昂貴，維修時間要求嚴格等。

航空發動機的維修與保護

在發動機大修過程中，發動機被打散到子部件做深度維護，每一個零部件都要經歷清洗、目視檢查、詳細尺寸檢查、無損檢測、集件、組裝、測試等流程，最終交付給航空公司。飛機可再次翱翔於藍天，搭載乘客安全到達目的地。

發動機零部件在操作過程中或運輸轉運、儲存過程中，雖有極小機率被磕碰，但就MRO而言，這小小的失誤卻可造成高達上百萬美金的損失。為此工程師利用全球領先技術，使用3D印表機量身定製保護套，在發動機運輸、轉運、儲存、組裝期間，確保零部件始終有安全可靠的保護，為發動機維修提供高質量的後期保障。

追蹤發動機效能的眼睛——渦輪排氣溫度熱電偶

渦輪排氣溫度熱電偶（EGT THERMALCOUPLE， 以下簡稱熱電偶）的主要作用是用來測量渦輪排氣溫度，而發動機的渦輪排氣溫度直接影響著發動機的效能追蹤，可以說是工程師用來跟蹤效能趨勢的一雙眼睛。

熱電偶透過導線連線於發動機的大腦全權數字控制器上（ FADEC ， 即 Full Authority Digital Engine Control ），導線連線與熱電偶處由特殊材料製成，在維修過程中，非常容易發生人為損壞，造成無法維修，給客戶和公司造成損失。

藉助3D列印技術保護零部件

Ultimaker 3D 印表機具有高精度、快速、靈活、材料環保等特點，工程師利用逆向技術，先設計熱電偶的外形尺寸，再設計針對熱電偶外形的保護套。由於保護套要求具有一定的彈性、韌性以及強度，所以選擇Ultimaker TPU 95A 材料作為研發保護套的材料。其功能在於可以有效保護熱電偶的導線接合處，避免在外力或不可控的因素下，造成熱電偶的損壞。

工程師利用 3D 列印技術，可快速將設計的想法實踐出來，經過幾次改進後，就可小批次做出一些定製化的保護套，有效對熱電偶進行24小時保護。區別於傳統開模方式，3D 列印具有快速響應、快速解決問題的特點，並在價格方面具有極高的價效比。

具體是如何操作的呢？

工程師利用三維設計軟體，快速設計出基本符合零件的模型圖後，將資料匯入 3D 印表機，3D 列印利用 Ultimaker Cura 軟體特性，設定填充比（例如10%），不僅列印速度快，還可以節約一部分列印材料的成本。待樣品快速列印完成後，試裝是否合適，如果不合適，就重複設計-列印過程，整個流程下來，從發現問題到解決問題，通常是在2-3天即可有合適的解決方案。這樣的優勢，比傳統利用模具更快切更節省開支。待完全定型後，即可小批次列印。如果列印數量在幾百甚至上千，則開模且更有經濟性，但開模的缺點在於一旦尺寸有偏差，做出來的樣品不能用，需要再次尺寸核算後重新開模。

TPU 95A 具有較高的流動性，區別於PLA材料，TPU 95A 材料打印出來的效果雖不如PLA優秀，但是作為一款實用性材料，列印效果也是可圈可點。

Ultimaker TPU 95A 材料相比其他 Ultimaker 原廠材料來說，具有列印平臺溫度低、無揮發性氣味、列印材料柔軟的特性，這種材料特別適合做定製化航空發動機小批次保護套的生產。TPU 95A 材料列印過程中，每層走線細密，列印完成的產品，外觀較精美，材料柔韌性強，每層列印材料接合完整。經過一段時間的摸索，基本是可以打印出來比較完美的保護套，即材料無斷線，層間粘結緊密，不易發生損壞，使用效率高……

總 結

在航空發動機維修中，各種保護套需求巨大，利用 3D 列印技術，不僅可以快速列印實現對零部件的保護，從公司發展長遠投資來看，利用 3D 列印會比傳統開模更具有價效比、靈活性和創新性。

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