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GE 항공우주 첨단 기술(GE AAT) 뮌헨 팀은 EU가 자금을 지원하는 MOnACO 프로젝트를 위한 대규모 금속 적층 제조(AM) 구성 요소인 고급 적층형 통합 터빈 센터 프레임(TCF) 케이스를 설계 및 제조하고 있습니다. 여기에는 쿠폰 및 중요 부품의 설계 및 생산, 검증 및 자격 부여, 실제 크기의 금속 3D 프린팅 케이스의 최종 배송이 포함됩니다.

거의 6년간의 연구, 개발 및 엔지니어링 끝에 니켈 합금 718에 GE Additive의 DMLM(Direct Metal Laser Melting) 기술을 사용한 대형 TCF 케이스 설계가 최근 컨소시엄에 의해 공개되었습니다. TCF 케이싱은 항공우주 산업을 위해 제작된 가장 큰 적층 가공 부품 중 하나입니다.

적층 가공된 TCF 케이스는 부품 직경이 약 1m 이상인 협폭체 제트 엔진용으로 설계되었습니다. 비용, 무게 및 제조 리드 타임을 줄이면서 이러한 종류의 대형 엔진 하드웨어를 생산할 수 있는 단일 부품 설계 솔루션을 보유하면 경쟁적인 비즈니스 이점을 얻을 수 있습니다.

GE AAT 뮌헨의 기술 및 운영 담당인 Günter Wilfert 박사는 "우리는 부품의 무게를 25% 줄이면서도 2차 공기 흐름의 압력 손실을 개선하고 부품 수를 크게 줄여 유지 관리를 개선하고자 했습니다"라고 말했습니다. 관리자. "팀은 결과에 대해 자부심을 가질 수 있습니다. 전체 케이스의 최종 프린트를 통해 그들은 그 가치를 입증했습니다. 이러한 목표를 달성하고 초과했습니다. 결국 무게를 ~30% 줄였습니다. 팀은 또한 제조 리드도 줄였습니다. 9개월에서 2개월 반으로 거의 75% 감소했습니다. 기존 터빈 센터 프레임 케이스를 구성하는 150개 이상의 개별 부품이 하나의 단일 디자인으로 통합되었습니다."

특정 연료 소비에서 0.2%의 성능 이점을 포함하여 모든 엔지니어링 요구 사항이 충족되었는지 확인하기 위해 TRL(기술 준비 수준) 및 MRL4(제조 준비 수준 4) 및 여러 제조에 대해 팀 전체의 전문가가 설계를 검토했습니다. 하드웨어 품질을 충족하고 MRL4의 제조 가능성을 통합하기 위해 시험이 수행되었습니다.

이 새로운 부품의 환경, 성능, 무게, 비용 및 폐기물 감소 이점 외에도 가장 큰 영향은 기존 주조로 인해 어려움을 겪고 있는 산업의 공급망 중단을 줄이는 것입니다.

현대 터보팬 항공기 엔진의 고유 구성 요소인 TCF는 고압 터빈에서 저압 터빈으로 흐르는 뜨거운 가스를 위한 덕트 역할을 합니다. 일반적으로 TCF는 주조 및/또는 단조에 이어 추가 가공 단계를 거쳐 제조됩니다.

항공우주 산업에서는 감항성 하드웨어에 대한 엄격한 요구 사항으로 인해 주조 및 단조 부품에 대해 승인된 공급업체가 매우 제한되어 있습니다. 이로 인해 리드 타임이 길고 비용이 많이 듭니다. 이러한 과제와 TCF가 회전 부품이 아니라는 사실로 인해 TCF는 AM에 이상적인 후보가 되었습니다.

엔진 프레임의 새로운 AM 설계 솔루션은 미래 엔진을 위한 TCF에만 국한되지 않습니다. 기존 및 레거시 엔진 센터 프레임에 활용할 수 있습니다. 제안된 설계 특징은 터빈 후방 프레임(TRF), 저압 터빈 케이싱 및 터빈 중간 프레임(TMF)으로 전송 및/또는 확장될 수도 있습니다.

GE AAT 팀의 고급 수석 엔지니어인 Ashish Sharma는 "사람들은 이미 이 부품이 어떻게 만들어졌는지, 설계와 기술이 어떻게 산업에 적용될 수 있는지 알고 싶어합니다."라고 말합니다. "우리의 전략은 구성요소 설계가 항공우주 엔지니어링 요구 사항과 Clean Sky 2 목표를 충족하는지 확인하는 것이었지만 이는 다른 유사한 세그먼트 엔진과 인접한 비즈니스 및 부문으로 쉽게 변환될 수 있었습니다."

Clean의 수소 동력 항공기 프로젝트 담당자인 Christina-Maria Margariti는 "AM은 무게를 줄이고, 구성 요소 기능을 개선하며, 복잡한 조립의 부품 수를 크게 줄여 항공기 에너지 효율성을 직접적으로 높이고 조립 비용과 시간을 줄이는 엄청난 잠재력을 제공합니다."라고 말합니다. 비행.