Консорциум под управлением GE AAT изготовил 3D-печатный элемент реактивного двигателя диаметром 1 метр

В рамках европейской программы Clean Sky 2 и сменяющей ее программы Clean Aviation EU европейский консорциум под руководством GE ATT Munich представил одну из самых больших в истории металлических 3D-печатных аэрокосмических деталей - кожух центральной рамы турбины (TCF, Turbine Centre Frame).

Центральная рама турбины является неотъемлемым компонентом современных турбовентиляторных авиационных двигателей и служит каналом для горячего газа, поступающего из турбины высокого давления в турбину низкого давления. Этот компонент не только подвергается очень большим механическим нагрузкам, но и должен постоянно выдерживать очень высокие температуры.

Обычно эти детали изготавливаются методом литья и/или ковки с последующей дополнительной механической обработкой. В связи с высокими требованиями к критичному для полетов оборудованию, число одобренных поставщиков подобных деталей путем литья и ковки ограничено. Это приводит к длительным срокам изготовления и высоким затратам.

Эти проблемы, а также тот факт, что центральная рама турбины не является вращающейся деталью, сделали ее идеальным кандидатом для аддитивного производства.

Деталь диаметром один метр была изготовлена из жаропрочного никелевого сплава 718 с помощью системы GE Additive методом PBF-LB.

Переход от традиционного литья к аддитивному производству позволил снизить стоимость и вес компонента на 30% за счет объединения более 150 деталей в одну. Время изготовления также сократилось с более чем девяти месяцев до двух с половиной.

Программа Clean Sky 2 финансируется Европейской комиссией и европейской аэрокосмической промышленностью. В рамках программы интегрируются, демонстрируются и проверяются технологии, способные снизить выбросы CO2, оксида азота, а также снизить уровень шума на 30% по сравнению с "современными" самолетами 2014 года.

Одним из партнерств в рамках программы Clean Sky 2, которое возглавляет GE AAT Munich является проект по турбинным технологиям (TURN), который был создан для ускорения созревания технологий для будущих авиационных двигателей.

В 2018 году в ответ на конкурс Clean Sky 2 для поддержки GE AAT Munich в проектировании и производстве крупномасштабного металлического AM-компонента - корпуса Advanced Additive Integrated Turbine Centre Frame (TCF) (проект MONACO) - был создан консорциум в составе Гамбургского технологического университета (TUHH), Дрезденского технического университета (TUD) и компании Autodesk.

Итогом почти шестилетних исследований и разработок консорциума и стала недавно представленная центральная рама диаметром 1 метр, изготовленная из сплава 718.

"Мы хотели снизить вес детали на 25%, но при этом уменьшить потери давления вторичного воздушного потока, а также значительно уменьшить количество деталей для улучшения технического обслуживания, - заявил д-р Гюнтер Вильферт, менеджер по технологиям и операциям GE AAT Munich. - Команда может гордиться полученными результатами. С окончательной печатью полного корпуса они смогли доказать свои ценности. Эти цели были достигнуты и превзойдены. В итоге мы смогли снизить вес примерно на 30%". Команда также сократила время изготовления с девяти месяцев до двух с половиной месяцев, примерно на 75%. Более 150 отдельных деталей, составляющих обычный корпус центральной рамы турбины, были объединены в одну цельную конструкцию".