等離子3D列印的鈦組件大大減少鈦材消耗

在美國，Norsk鈦公司研發其快速等離子沉積(RPD)工藝超過10年，它可以用比相同組件少50%～75%的成本生產鈦組件。其工藝涉及將室溫鈦6-4線纜輸送到一個在氬氣環境下由一對焰炬生成的等離子弧中。鈦的溫度升溫數千度之後由機器人沉積臂作為液體進行3D列印。鈦在沉積后迅速固化。組件在一個閉環工藝中層層構建，幾乎不需要精加工。

列印系統是一台MERKE Ⅳ RPD機床，與一個與標準計算機數控(CNC)加工中心相似，只是一個等離子弧替代主軸。Norsk總裁兼CEO表示：「機床每年可以列印20噸鈦，在生產飛行器高質量鈦合金零件方面是具有顛覆性意義的。」

今年4月，Norsk宣布通過RPD 為波音787生產3D列印結構鈦組件。波音設計了組件並且在開發過程中與Norsk密切合作。為認證這些初始結構組件，波音和Norsk在2月用FAA認證交付物執行了一個剛性試驗程序。Norsk是波音高沉積速度材料規範的首個供應商。

「傳統方法是用200磅的鍛件生產20磅的零件。我們可以用30磅的材料生產20磅的零件。」生產200磅的坯料並加工成20磅的組件需要的準備時間是55-75周。同樣的組件通過RPD和精加工構建只需要2~3小時。由於增材工藝中廢料和加工能量的極大減少，Norsk宣稱節省75%的成本和時間。

一架波音787中可以使用RPD工藝製造的鈦組件估計有1000個。「我們認為每個零件可以節省2500美元，每架飛機就是250萬美元。如果每年生產144架飛機，那就是3.6億美元。這種節省是個變革。」

Norsk還留意RPD工藝的環境影響。通過減少鈦廢料的數量（傳統加工方法預計1磅成品產生40磅廢料），該工藝還能減少鈦礦的採掘和冶金量。 （梁坤）