金属3D打印能够实现复杂的几何形状，这一特点使得工程师可以改进燃烧器中的燃料与空气混合装置。这一点在此前GE、西门子各自开发的燃气轮机的燃料与空气预混合装置时得到了验证。
这一代人正在见证增材制造技术解决航空航天的一系列挑战，燃气轮机燃料系统部门派克航空航天正在通过增材制造（AM）将其业界领先的流体雾化技术（包括燃料喷嘴）提升到一个新的水平。本期，3D科学谷与谷友一起来领略运动与控制领域的领先者Parker-派克的前沿探索。
成就更好的高附加值零件
在过往的百年中，派克汉尼汾在多元化工业市场和航空航天市场引领客户成功，派克的工程专业技能以及广泛的核心技术帮助解决世界上更严峻的工程技术难题。
此前，用于制造燃料喷嘴的传统技术是减材技术，这导致大量的材料浪费，并增加交货时间和增加开发成本。而且由于减材技术的局限性（存在加工干涉等局限），不可能对燃油喷嘴喷射器的空气动力学性能优化进行实质性的改进，包括无法优化对燃油喷雾性能至关重要的内部流动通道。
当前和未来的航空燃料组件设计可通过多种方式受益于增材制造。通过优化设计以及先进的工程和制造技术，可以使清洁燃烧的发动机更好地燃烧，提高燃油效率，并获得其他好处。
根据3D科学谷的了解，派克燃气轮机燃料系统部已经完成了多种用于航空航天应用的增材制造。
例如，派克已经设计了内部空气旋流器，派克的工程师通过CT扫描、X射线、振动测试和其他方式测试组件的完整性。派克工程师开发的一些增材制造组件已进入多轮设计迭代，包括用于送风喷嘴的内部隔热罩。
派克燃气轮机燃料系统部（GTFSD）为增材制造这些先进的制造工艺投入了大量资源和人员，派克的合作者来自各个领域的跨界组合，包括数据管理、材料分析、测量和其他增材制造技能的专家。
首次增材制造生产的燃油喷嘴
根据3D科学谷的了解，派克对航空航天应用中的增材制造燃料喷嘴的开发已经足够成熟，不仅将增材制造喷嘴投入生产，派克航空航天公司已获得OEM客户的认可，这一成就是一个重要的里程碑，为派克在航空航天领域的增材制造应用奠定了基础。
© 派克汉尼汾
派克通过增材制造技术改善了喷嘴内的燃料流动路径，改进的燃料流动路径可实现更好的燃料膜形成和雾化性能，从而优化发动机燃烧室内的燃料分配，从而改善燃烧性能。
除其他改进功能外，派克新的增材制造喷嘴内部燃料流动路径的横截面积被设计成沿流动方向减小，这使得燃料流动速度增加，燃料停留时间减少，并减少流动路径结焦和堵塞的倾向。
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派克改进的空气动力学性能和喷雾性能主要通过改进旋流器叶片的几何形状，目前已证明3D打印-增材制造的具有出色的喷雾性能。
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派克对新型增材制造组件的评估还包括试验各种金属粉末，以提高组件的表面光洁度、机械性能以及几何精度。还在研究其他后处理过程的影响，包括热处理等。
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可衡量的结果
派克发现与高速气流相互作用的薄膜或均质薄膜的均匀性可导致燃料的最佳雾化。派克记录了在不同条件下（例如喷油器气压下降）液滴尺寸减少了30％至40％，预计将减少40％到50％的排放量，根据3D科学谷的深度了解，看到了稀薄燃烧发动机系统的潜力，派克已为增材制造设计申请了外观设计和实用专利。
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在内部隔热板的开发案例中，以前由三块机加工减材工艺制成的零件现在通过3D打印变成了结构一体化的单件零件，这是由镍基材料通过3D打印机使用激光熔化来创建的，与之前的三个单独的零件相比，新的零件还简化了库存记录并简化了零件跟踪。
不仅如此，增材制造还可以通过减少供应链要求和加快产品上市时间来对产品开发周期产生积极影响。而作为零件供应商，派克还通过使用其增材制造技术来减少原材料浪费并降低能耗。
未来展望
派克增材制造的长期目标是扩大其航空航天部件的增材制造产品清单，包括阀门、壳体、燃油混合器等。增材制造产品将符合FAA认证标准和AS质量要求。最终，还将满足ISO，SAE，ANSI和其他标准。
随着派克在增材制造领域提供的产品不断增长，风险控制和安全审核也将面临挑战。安全目标包括确定所需的维护和增材制造机器的健康“检查”。与针对各种市场生产的其他派克产品一样，定义保持最佳状态所需的过程、程序和最佳实践也很重要。
在派克，以客户为中心的理念已从设计延伸到了制造、维护和最终用更好的产品进行替换。
更多信息请参考3D科学谷发布的《上篇-3D打印与液压白皮书》，《下篇-3D打印与液压白皮书》，《3D打印与航空发动机白皮书》，《3D打印高温合金白皮书》
l 关于全球增材制造技术与市场发展趋势洞察，欢迎参加2021年5月27日国家会展中心（7.1号馆）举办的TCT亚洲3D打印、增材制造展览会期间3D科学谷创始人Kitty关于《全球增材制造市场技术趋势、市场概况及发展预测，中国市场典型产业化应用》的主题分享。
此外，3D科学谷与AMPOWER合作的面向全球市场的增材制造年度全球研发市场报告计划于2021年3月底/4月初发布，敬请期待！
l 文章来源：3D科学谷市场研究团队
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