可用于维修飞机涡轮机的神器——Optomec LENS工艺金属3D打印系统

2021年10月18日，南极熊获悉，工业3D打印机制造商Optomec已将一套价值100万美元的LENS定向能量沉积（DED）系统出售给一个长期的航空客户。虽然该客户没有透露姓名，但外界认为它购买该系统是出于优化涡轮机的生产成本和飞行准备的目的，提高其在飞机维护、修理和大修（MRO）市场的地位。

Optomec公司的JamieHanson说："使用Optomec公司的AM工艺修复涡轮机部件，确实有三个优势。相对于手工修理，它可以节省时间和成本。其次，它需要的热量输入少得多，所以基础金属零件受维修的影响小得多。最后，由于自适应AM工艺增加了较少的修复金属，下游的加工成本就会大大降低"。

△一台正在MRO设施中进行大修的喷气发动机。照片来自Optomec公司

Optomec公司的LENS技术

Optomec公司位于新墨西哥州，专门生产DED和气溶胶喷射打印（AJP）3D打印机，前者被证明特别善于解决飞机MRO应用。从本质上讲，他们公司的LENS方法的工作原理是将金属粉末吹过一个喷嘴，然后用激光阵列将其熔化成零件，这个过程非常适合在现有的保形表面上添加材料。

在过去的几年里，Optomec已经升级了技术能力，首先推出了LENS CS 600和CS 800，然后是CS250和高产量的HC-TBR 3D打印机。该公司还提高了系统的灵活性，为LENS机器引入了铜材料打印的兼容性和铝的3D打印技术，并在2020年为其Huffman单元推出了机器人自动化。

实际上，这些改进使Optomec系统对那些寻求进入大批量涡轮机叶片维修领域的人来说更具吸引力，而且它们后来还发现LENS技术可以在国防上可以得到广泛应用。仅在过去的12个月里，该公司就与美国空军签订了合同，以确定喷气式涡轮机的打印参数，并开发出大批量的发动机MRO 3D打印机。

为了突出采用LENS的潜在成本节约，Optomec公司还在去年6月推出了一个投资回报率（ROI）评估工具。据称，该成本计算器能够为寻求在燃气轮机MRO中改用DED的个人客户评估自动化激光熔覆设备的盈利能力。

△Optomec的LENS技术能够在现有零件上沉积额外的材料，使其成为航空航天MRO的理想选择。照片来自Optomec公司。

优化涡轮机维修

由于可能与NDA有关的原因，Optomec公司没有透露最新买家的名字，但它将该客户描述为一个 "领先的供应商"，其在航空MRO市场的价值为370亿美元。据了解，该客户也是Optomec系统的现有采用者，它已经使用了五台以上的3D打印机来维修飞机发动机和工业燃气轮机中的涡轮机部件。

据Optomec公司称，客户计划采用他们技术的自适应软件和即时激光功率调整功能，为磨损的发动机部件提供精确金属增材维修。客户这样做的目的是将涡轮机恢复到其原始制造商规定的规格，同时减少对打印在上面的金属特性的干扰，提高终端部件的质量。

我们还相信，此举将使这家航空供应商将两个手动涡轮机维修过程合并为一个自动程序，从而降低其发动机大修成本。Optomec公司的系统每年能够修复数以万计的涡轮机，它的MRO装置总数达到100个，它说这些机器现在是 "燃气涡轮机行业的黄金标准"。

△阿提哈德工程公司的3D打印MRO设施。照片来自阿提哈德工程公司。

AM应用在飞机MRO中的飞速发展

3D打印在自动化、加速和扩大飞机发动机涡轮部件的维修方面的潜力愈发受到重视，我们也看到该技术被越来越多地部署在专用设施的MRO中。早在2019年，阿提哈德工程公司曾与EOS和BigRep合作，开设了一个新的阿布扎比3D打印综合体，旨在减少母公司阿提哈德航空公司飞机的航空器停机时间。

几个月前，柯林斯航空航天系统公司公布了类似的计划，在新加坡建立一个航空航天创新中心。该中心于2020年2月正式开放，是柯林斯公司在美国以外的首个此类设施，据说拥有创建原型零件和工具以及为客户MRO提供 "原始设备"所需的3D打印能力。

根据Optomec最近的一项研究，自动金属3D打印可以为LENS的采用者提供180%的投资回报率，这样的自动覆层在燃气轮机维修方面也具有很大的潜力。该报告由激光加工专家Terry VanderWert发表，使用了一系列的质量、成本和深入的投资回报率比较，并最终得出结论：DED比手动叶片和叶片维修更具成本效益。