GEAviationは鋳造から積層造形に移行します

GEアビエーションとGEアディティブマニュファクチャリングは、金属アディティブマニュファクチャリングの価格が従来の鋳造品に匹敵することを証明するために懸命に取り組んでいます。 エンジニアリングチームは、積層造形技術で製造されたこれらの部品が35％のコストを削減できることを期待しています。これにより、古い鋳造金型を永久になくすことができます。

ターゲット部品の特定から積層造形技術による最終的なプロトタイプ部品の製造まで、プロセス変換プロセスはわずか10か月で完了しました。一般に、鋳造プロセスを使用して航空宇宙および陸上/船舶のタービン部品を製造するには、12〜18か月以上かかる場合があります。



GEAviationのアディティブマニュファクチャリングの責任者であるEricGatlin氏は、次のように述べています。 、積層造形部品の価格はまだ安いです。」



このプロジェクトでは、積層造形技術とコスト削減で製造できるさまざまなエンジンの多くの部品がテストされました。たとえば、GE AviationのLEAPエンジンは、添加剤で製造された燃料ノズルを使用して、20の異なる部品と、それらを処理および組み立てるのに必要な手順を1つの構造に統合します。同社の新しいターボプロップエンジンの855個の部品は、わずか10個の追加製造部品に統合され、別のレベルに達しました。これらの2つのケース（およびその他）では、GE Aviationはこのパーツ統合を利用して、パーツの組み立てコストを大幅に節約しました。



アプリケーションの需要が高まるにつれ、機器メーカーは金属レーザー積層造形機の生産性を向上させようとしています。 GEアディティブマニュファクチャリングの概念的なレーザーM2シリーズ5モデルは良い例です。そのデュアルレーザーは、シングルレーザーよりも速く金属層を溶かし、複雑な構造でより一貫した結果を可能にします。 M2レーザーも非常に強力です。400Wと1kWがあり、50μmの厚さの金属層を生成できます。また、21,000cm³の巨大な製造室も備えています。



ガトリンは次のように付け加えました。「最初に、認定された材料を選択すると言いました。M2生産を選択するのは、それをよく知っているからです。バッチ設計の変更は予定しておらず、わずかな調整のみを行います。部品は可能です。プロジェクトチームがより迅速に進行できるように、可能な限り多くのステップを簡素化しました。」

 

これらの決定により、プロジェクトチームは2020年4月から9月の間に最終的なプロトタイプを開発することができました。 4つの部品すべてがLM9000で使用されます。LM9000は、ベイカーヒューズグループのためにGE Aviationによって製造されたGE90ターボジェットエンジンから派生した陸上から船へのタービンですが、今回、航空会社は製品寿命のために交換部品に切り替えました。グループはまた、古いエンジンや製品で使用されていた数十の部品の交換を検討しています。



GEAviationのシニアプロジェクトマネージャー兼プロジェクトリーダーであるJosephMoore氏は、次のように述べています。これができることを証明するために、会社は私たちに期限を与え、この部品をできるだけ早くそして可能な限り低いコストで製造することを要求しました。」



「私たちの目標は常に生産ステップを分離する方法を見つけることでした」と続けました。「航空業界向けのインベストメント鋳造を生産できるサプライヤーはわずかしかないため、陳腐化の影響を受けないようにするために他のオプションが必要です。 。特定のサプライヤーのコストモデルに依存します。添加剤製造部品をより低い価格で製造できれば、今すぐコストを節約し、将来の価格上昇を回避できます。」



インスピレーション

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■積層造形技術を使用して製造された空気連行部品の新しい排気カバー（左）と空気カバー（右）（写真提供：GE Aviation）



アディティブマニュファクチャリングテクノロジーに切り替えるためのこれら4つの空気連行部品の選択は、2020年の初めに始まりました。当時、GEアビエーションは鋳造品の年次レビューを実施しました。

 

ガトリン氏は次のように述べています。「私たちは常に既存の製品のコストを削減したいと考えていたので、大きなネットを広げ、購入した何百もの鋳物を含めて、「1年間でますます競争力が高まったのでしょうか？技術的に実現可能ですか？今までできなかったの？」



このレビューでは、GE Aviationの積層造形機の性能や部品のサイズ、形状、特性など、さまざまな要素が考慮されました。エンジニアは、これらの部品が以前にこれらの機械で使用した高性能の材料を使用しているかどうかを尋ねました。また、表面の欠陥をなくすための機械的処理や、部品に付属品を追加するためのろう付けなど、後処理ステップの利便性についても検討しました。

 

2020年2月の時点で、GE Aviationチームは、コストを節約するために積層造形技術に変換できると考えている180個の鋳造部品を特定しました。有効性を確保するために、GEAviationとGEAdditiveのエンジニアがチームを編成し、それぞれの組織の生産モデルと財務モデルを使用してチームに分割し、各部品の投資収益率を計算しました。

 

その後、新しいクラウン肺炎の流行は、世界的な生産プロセスを破壊しました。アラバマ州オーバーンにあるGEAviationの積層造形工場では、GEAviationの他のエンジン部品がここで製造されています。流行はここのチームに他のプロジェクトに集中する機会を与えました。彼らは誤って部品を作るための機械と後処理時間を所有しています。このプロジェクトは、これらのマシンを使用するように設定されているようです。

 

オーバーン工場のシニアプロジェクトマネージャー兼プロジェクトリーダーであるジェフエッシェンバッハは、次のように述べています。「私たちは生産ワークショップです。低速生産プロセスがGE Aviation Additive Manufacturing Technology Centerによって開発される前は、そのようなプロジェクトの機会はありませんでした。 。このプロジェクトは異なります。これは、このタスクを最初から行っているためです。現場のエンジニアが参加する機会を提供します。」

 

数十の部品が予備審査に合格しました。いくつかの追加分析の後、他の船舶用ガスタービンエンジンで使用されるターボファン、リージョナルジェット旅客機、および軍事プロジェクト用の部品を含む9つが選択されました。それらはすべてCoCr（高温タービン部品で広く使用されているコバルトとクロムの合金）またはTi-64でできています。彼らは、概念的なレーザーM2マシンで処理できる部品のみを研究しました。次に、チームはさらに範囲を絞り込み、部品ベースのエンジニアリングリソースとコスト削減の重要性に基づいて優先順位を付けました。最後に、チームはオーバーンプロジェクトの焦点としてLM9000ブリードエアシステム用の4つのアダプターカバーを決定しました。

 

4つのパーツの直径は約8.9cm、高さは約15.2cmです。これらはCoCr合金でできており、ターボコンプレッサーによって生成された高温の圧縮空気を処理するために使用されます。製造の観点から、それらは基本的な幾何学的形状を共有し、同様の特性を持っています。エンジニアは以前、M2で一度に3つの部品を生産できると想定していましたが、すぐにレイアウトをリセットして部品の数を4つに増やし、4つの部品の生産に必要な時間は生産に必要な時間と同じであるため、すぐに生産性が向上しました。 3つの部分ほぼ同時に。

 

プロジェクトに関与したGE積層造形エンジニアのSteveSlusherは、シミュレーションと分析を通じて、これらの部品の性能が交換した鋳造部品と同じであることをチームが実証したと付け加えました。チームはまた、各生産用にテストロッドをセットアップしました。それらのいくつかは、アダプターカバーの開口部にあり、下部フレームボードにつながっているため、技術者は各生産実行の整合性を測定できます。



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このプロジェクトは大きな成功を収めました。カトリン氏によると、GEアビエーションがインベストメント鋳造から積層造形に厳密にコストをかけて移行したのはこれが初めてです。これらの部品は1対1の交換であり、経済効率を向上させるための再設計や部品統合の手順はなく、迅速に完了します。

 

「私が感銘を受けたのは、既存の鋳造デザインをプリンターにすばやくコピーできることでした。プロジェクトの最初の数週間で、最終的に製造された部品は対応する鋳造と同じ品質でした。このプロジェクトは将来の作業のテンプレートとして使用できます。」

 

GEアディティブマニュファクチャリングのシニアテクニカルディレクターであるケリーブラウンは、次のように述べています。チームがやったことはとても素晴らしいです、それは本当に彼らの能力を示しています。」