18个月到3周:赛峰如何用增材制造颠覆航空发动机关键部件生产周期
铸造加焊接,一套航空发动机关键零件之前要十八个月才能搞定。
现在,一台3D打印机,三周就出来了。
这个跨越让我们一开始不太敢信。它来自赛峰集团,一家法国航空航天防务制造商,营收273亿欧元,员工十万,遍布27个国家。
赛峰增材制造首席专家雨果·西斯塔奇(Hugo Sistach)在3DPI举办的AMA 2025线上会议上,分享了他们是怎么做到的,还有哪些坎儿还没过去。而即将在7月9日举行的AMAA 2026线上活动,也是一个了解这方面进展的机会。
先聊聊他们的增材制造园区。这个园区其实就是把增材制造的研发、设计、生产、培训全放到了同一个屋檐下。
它在波尔多附近,占地12500平方米,2022年启用,投资6800万欧元,里面有超过100名科学家、工程师和技术人员。
目前运营着12台激光粉末床熔融(L-PBF)设备和4台定向能量沉积(DED)设备用于生产,还有7台工业级3D打印机专门搞研发。
从启用到现在,园区已经交付了超过11.1万个增材制造零件,年产量目前超过4000个。
自2017年以来,有14个零件参考号通过认证并进入批量生产,其中包含B类关键性组件(按ASTM F3572-22标准),用到的材料包括钛、镍、铝、铁、铜合金。
说白了,这些积累靠的是集团在增材制造上超过17年的经验。而他们计划通过RISE项目再增加10个以上参考号。
而在发动机设计层面,增材制造被放在了最核心的位置,尤其是CFM RISE项目。RISE是赛峰与GE航空航天的联合开发项目,全称可持续发动机革命性创新,目标是降低燃油消耗20%以上,靠的是开放式风扇架构和一系列颠覆性技术。
西斯塔奇说,增材制造是他们的首选技术,计划让3D打印占据RISE项目产量的25%。
你想想看,把多个零件整合成一个,接口少了,装配也简单了。在某些复杂子系统中,零件数量可以减少2到5倍。
他举了已经量产的旋流器、喷射器和导向叶片。最震撼的例子是涡轮后框架:以前是六个铸造组件焊接起来,现在可以作为一个直径一米的整体件直接打印出来。
生产周期从原先铸造焊接路线的十八个月缩短到三周,批量生产的目标是一周。这个框架曾经在巴黎航展上展出过。

图2 赛峰增材制造的发动机零件。图片来自赛峰。
除了架构创新,减重是第二个主要动因。根据替代的基准工艺不同,可以实现10%到60%的重量节省。
他举了几个例子。比如说e-APU 60涡轮定子,原来由8个零件组成,现在用4个,通过L-PBF工艺采用Hastelloy X合金,比铸造减重35%,已经量产。一个液压歧管单元比铸造减重40%。
A380箱形梁比锻造同样减重40%,相当于每个零件减轻8公斤。他还展示了这个箱形梁的生命周期评估,来说明为什么减重比制造排放更重要。
增材制造零件在生产阶段的二氧化碳排放大约是对应锻造的一半。但他强调,制造环节只占整个生命周期排放的不到2.5%,主导因素是在使用过程中的零件重量。
所以说到底,零件的主要环境影响不是制造,而是零件在发动机里用的时候。

图3 A380飞行试验中的CFM发动机。图片来自赛峰/CFM。
供应链主权也是一个重要因素。赛峰的防务合同要求零件在国内或欧洲生产,增材制造成了满足要求的实用途径。
阵风战斗机M88发动机的关键部件——M88轴承支座5,采用镍基合金通过L-PBF工艺在园区直接生产,年产量超过60件。西斯塔奇说,这种能力用铸造无法在同等主权水平上复制。
还有Leap发动机的润滑单元,是铝基L-PBF B类零件,作为铸造方案的替代品开发的,就是为了支持Leap发动机的产量提升。

图4 赛峰增材制造生产场景。图片来自赛峰。
赛峰的经验其实是更大范围调整的一部分。主要发动机制造商过去十年已经把增材制造从开发项目转移到生产车间,驱动力来自燃油效率和供应链经济。
比如GE航空航天,2024年承诺投入超过6.5亿美元扩大制造工厂和供应链,重点提升LEAP发动机(使用3D打印技术)的产量,并全面生产GE9X发动机(包含超过300个3D打印零件)。
英国航空航天技术研究所预测,到2033年航空航天增材制造市场规模将达到100亿英镑,单是波音公司就已在民用和防务应用里生产了超过7万个金属和聚合物3D打印零件。
但所有项目都面对一个共同瓶颈:把增材制造零件认证用于飞行关键应用,需要认证框架、供应链深度和设计专业知识,而这些行业还在建设中。
西斯塔奇指出了六个还在解决的挑战,包括复杂关键零件的认证与鉴定、精加工及后处理供应链的成熟度、工艺稳健性和成本控制、培训设计部门掌握增材制造的设计自由度而非铸造或锻造惯例、开发欧洲或西方供应链内尺寸达一米的L-PBF和DED大型设备、以及新材料和新工艺的研发(比如粘结剂喷射、多材料沉积和增材制造专用合金)。
其中认证差距尤其突出。现有结构鉴定框架设计时没考虑增材制造的几何复杂性,缩小差距需要跟ASTM、ISO、SAE AMS、EASA和FAA积极协调。他说,增材制造的全部潜力在于复杂和关键零件,不解决这一挑战就发挥不了全部潜力。
那结果会怎样呢?行业需要一起使劲。关于大型设备,他说目前主要来自中国制造商,需要通过设备供应商与CETIM、Fraunhofer等研究机构的合作加速欧洲替代方案,而不是按照常规商业时间表。
当被问到一个核心要点,西斯塔奇明确表示,增材制造对赛峰而言已是现实技术,剩下的工作是通过协作使其在整个行业实现完全可认证、可控和可扩展。他说,我们需要在这些挑战上共同努力,整个航空航天工业。


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