美国空军引进3D 砂型打印机，用于生产铸造铝制零件，改进飞机维修流程

2023年9月2日，南极熊获悉，位于俄克拉荷马州廷克的美军空军基地的第 76 商品维护小组和逆向工程与关键工具 (REACT) 实验室已经具备了铸造铝制零件的能力。该军事基地通过使用 ExOneS-Print设备来完成3D 打印砂型铸造模具，可以在其新成立的铸造厂内铸造重达 120 磅的铝制零件。第 76 CMXG 可以生产达到 B 级标准的产品，并且研究人员正在完善其工艺，很快就有能力生产 A 级铸件，这意味着铸件几乎是完美的。

△在俄克拉荷马州廷克空军基地，ExOne S-Print 砂型3D 打印机前的桌子上摆放着一个沙堡模型。图片来源：美国空军/Paul Shirk。

第 76 架 CMXG 铸造工艺工程师 Michael Thompson 说道：“内部设计模具和浇注零件能够让我们的飞机继续飞行，我们不能让价值 5000 万美元的飞机因缺少 100 美元的铸件而停飞。”

△3D 砂打印机内的砂模和原砂示例。图片来源：美国空军/Paul Shirk。

该军事基地引进了一种新型工具来解决传统飞机采购零件的困难。在飞机寿命早期可能不需要更换的部件现在已接近使用寿命，参与投标合同请求的供应商越来越少。

在新的铸造厂中，零件的制造方法是首先使用与粘合剂混合的沙子 3D 打印模具。该模具类似于花店使用的泡沫，但密度更大。铝锭在铸造厂熔化，倒入模具中，然后冷却。然后可以对铸件进行铣削以形成成品。

REACT 材料工程师 RyanFowler 表示：“3D砂型打印是 REACT 实验室在过去两年中在其制造基地中引入的另一项技术。我们正在努力让金属打印部件获得适航认证，但由于这是一项新技术，因此需要付出更多努力。由于这些组件是最初铸造的，REACT 和 76th CMXG 只需要通过来源批准请求。”

△第553 商品维修中队焊工特德·费奇克 (TedFetchik) 将熔融铝倒入模具中。图片来源：美国空军/Paul Shirk。

作为铸造厂扩张计划的一部分，随着新技术和设备的增加，第 76 代 CMXG 的能力将在未来三年内不断增强。目前可生产的一些零件包括轴承座、燃料配件以及用于推进、航空电子设备和控制系统的其他零件。

未来的投资包括购买一个新的炉子用于在浇注前预热砂型，改善工艺控制，并实现 A 级质量铸件。新的熔模铸造单元将实现自动化壳体铸造，利用机器人技术创建蜡模型来生产陶瓷铸造模具。该工艺可实现更复杂的几何形状、近净形状（即非常接近成品的零件）以及极其光滑的铸件。

Thompson说：“壳型铸件比砂型铸件更精密、更复杂，使用的地方也更多；例如燃油泵、控制连杆、风扇以及空气和液体需要流动的地方。”

△B-1BLancer 飞机航空电子冷却系统的成品轴承座，位于粗糙的铝铸件和制造该铸件的模具前面。图片来源：美国空军/PaulShirk。

尽管铸造产品还没有安装在飞机上，但Thompson预计这些零件将在明年进行飞行验证，并等待适航测试。第 76 CMXG 正在开展初步活动，为铸造厂获得国家航空航天和国防承包商认证计划认证（称为 NADCAP）而努力，并预计将于 2024 年 6 月通过集团 AS9110 认证的更新获得认证。

第 76 CMXG 的使命是成为美国空军首屈一指的航空航天维护机构。它为作战人员提供灵活、响应迅速的航空航天部件制造和维修服务。