冷喷涂技术再立功，美国空军用它维修现役飞机，VRC Metal Systems

导读：冷喷涂3D打印技术是一种利用加速气体粒子使金属粉末撞击基板，形成了优于铸造工艺的高密度零件。这项工艺自问世以来，深受各国军方喜爱，例如澳大利亚（详情请参考：冷喷涂金属3D打印备受军方喜爱！澳大利亚陆军延长与SPEE3D合作关系）。

南极熊获悉，位于美国埃尔斯沃思（Ellsworth）空军基地的第28维修小组增材制造飞行队于2021年5月对一架现役飞机进行了首次修复，并使用金属冷喷涂（动能固结）技术修复了B-1B轰炸机机翼上方滑动接头，实现机翼轮廓内的上下垂直运动。这是这项技术在2019年首次在美国空军基地成功演示之后在现役飞机上的首次应用。

△美国空军维护使用冷喷涂修理现役飞机

第28维修小组MXG增材制造总工程师Brian James表示，在冷喷涂过程中，他们使用氦气将粒子加速到3马赫。通过撞击，使6061铝合金颗粒和基材结合。他解释，美军通常需要数周或数月的时间来订购、运输并拆除旧组件、安装新部件，而现在使用冷喷涂技术只需数小时或数天即可完成。这能够使空军能够通过增材制造技术每年节省大约200万美元（约1296万人民币）。

冷喷涂的军事应用

第28轰炸机联队在2019年建立了空军初始场级飞行增材制造，利用具有成本效益的新技术修复老化飞机部件。在冷喷涂修复过程中，维修人员先去除腐蚀，然后用铝材料喷涂。之后，技术人员通过打磨，使新铝材表面与原始表面齐平。与传统维修方法相比，冷喷涂工艺节省时间并降低约98%的成本。

△VRC Raptor

在过去七年里，Ellsworth与VRC Metal Systems合作，这家公司专门从事冷喷涂机械制造、冷喷涂相关工艺工作开发和研究，以及为政府和商业应用开发新的冷喷涂产品。VRC Metal Systems生产了两种类型的高压冷喷涂设备：一种是称为Gen III的半便携式系统，可安装在维修设施的专用房间或展位中，另一种是称为VRC Raptor的小型自给式系统，可在现场使用冷喷涂维修。

△GEN III

两者都包含一个基本单元（一个发生器或焊机大小的盒子），它加热载气，使用专有软件精确控制粉末进入气流中。然后主控制器利用一根软管和各种不同的喷嘴，并用不同的喷雾速度和模式进行喷涂。VRC还有一个模块化系统，可以安装在潜艇的舱口下，组装后进行维修，然后拆卸、移除或存放。

其他冷喷涂公司

冷喷涂技术是冷固结金属3D打印技术类别的一部分，这一类别还包括Fabrisonic的超声固结和MELD的摩擦固结（基于搅拌摩擦焊）制造。目前掌握冷喷涂技术的公司有：澳大利亚公司SPEE3D和Titomic，德国公司Impact Innovations，和美国公司VRC Metal Systems。另外，GEAdditive还对这项技术的推广做出了一定贡献。随着3D打印市场的扩大，冷喷涂技术正在逐渐拓展市场应用，特别是在军事领域的应用。

△冷喷涂工艺

参考阅读：

1. 冷喷涂金属3D打印备受军方喜爱！澳大利亚陆军延长与SPEE3D合作关系
2. Cold spray restoration on active flying aircraft
3. USAF maintenance repairs active flying aircraft usingcold spray AM
4. Cold Spray Technology Allows Air Force To Quickly RepairAircraft Parts Instead Of Replacing Them
5. VRC® Raptor™ Cold Spray Systems
6. GEN III™ PORTABLE HIGH-PRESSURE COLD SPRAY SYSTEM