GKN使用3D打印技术生产劳斯莱斯发动机的压缩机外壳

2021年5月12日，南极熊获悉，航空航天部件供应商GKN已成功为劳斯莱斯（Rolls-Royce）公司的OEM飞机发动机提供了内部压缩机壳——ICC，这个部件完全由3D打印制造而成。

ICC将被应用到劳斯莱斯推出的Ultra Fan发动机的展出模型中，这一研究属于欧洲最大的航空科研项目Clean Sky 2的一部分，致力于减少当今飞机发动机的CO2排放量和噪音水平。Clean Sky 2项目依托于欧盟的Horizo 2020计划和航空工业的资金投入，旨在加强该领域的合作关系，同时也促进健康的竞争。

GKN航空航天公司瑞典技术中心副总裁Henrik Runnemalm说：“向Rolls-Royce交付UltraFan发动机的ICC是一个真正意义上的的里程碑。它代表了Clean Sky 2协作计划的成功，我们很高兴在ICC的开发中应用了最新的可持续性技术。我们为成为劳斯莱斯团队的合作伙伴，以及为未来的这种节能型航空发动机做出贡献而感到非常自豪。”

△UltraFan引擎的ICC，图片来自GKN

Ultra Fan引擎

劳斯莱斯发动机产品组合的最新成员是Ultra Fan型发动机。据报道，与第一代Trent发动机相比，Ultra Fan的燃油效率提高了25％，具有新的发动机核心架构。该系统的扇叶直径为140英寸，曾被描述为实现“可持续航空旅行”的新途径。

借助碳——钛结构的风扇叶片和复合材料的外壳，这款新型发动机可将飞机的重量减轻多达680公斤。它还配备了全新的齿轮设计，可提供高效的动力，以实现高推力和高旁通率。Rolls-Royce公司计划在2022年进行一次完整的发动机地面测试，并将在不久后进行飞行测试。

Rolls-Royce民航公司总裁Chris Cholerton说：“我们的第一台发动机概念机——UF001现在已经装备齐全，我真的很期待看到它的后期生产并可以进行测试。这是全世界都在寻求的一种更具可持续性的旅行方式，尤其是在COVID-19疫情之后。这也让我和我们的团队感到非常自豪，因为我们的工作也是属于解决方案的一部分。”

△即将推出的劳斯莱斯UltraFan引擎概念图。图片来自Rolls-Royce公司

制造UltraFan ICC

作为Clean Sky 2项目和制造展出模型的核心合作伙伴，GKN负责设计和制造ICC构件。关键结构被设计在压缩机壳体之间的位置上，借此将涡流负载向下传递到发动机壳体和推力安装座上。

尽管大多数ICC构件是使用传统的铸造技术制造的，但其中的一些附接零件却是通过金属3D打印制造的。生产过程还包括基于计算机模拟的新型焊接方法、基于空气动力学优化的通气系统和声学特性，以及更短的主风道设计。 GKN航空航天公司ICC构件的研发过程同时还得到了由Vinnova赞助的Ind Demo项目和瑞典的Västra Götaland地区的支持。

在诸如Ultra Fan发动机之类的研发项目中，将增材制造技术用于涡轮发动机部件的制备也逐渐受到人们的欢迎。今年早些时候，能源技术公司Siemens Energy开发了一种新型的数字维修链，专门服务于在传统工艺制造燃气轮机叶片上进行3D打印的新功能。除了刀片MRO之外，该链还旨在提供改进升级，特别是通过在刀片的尖端部位安装复杂的冷却通道，用以减小构件出现裂纹和缺陷的风险。

此外，GE Aviation和GE Additive两个兄弟公司最近也首次推出了4款由3D打印制造的新型燃气涡轮发动机零件。事实上，GE公司已拥有一套用于制造引气转接盖的铸造模具，但若要成本和交货时间等决定性因素考虑在内的话，他就自然而然地将投资目光从铸造转向金属增材制造了。