美国Beehive以3D打印开发涡喷发动机 零件减至40个

美国增材制造企业Beehive Industries以3D打印技术为核心，为无人机等单向飞行平台开发涡喷发动机。该公司首席产品官Gordie Follin近日接受采访时透露，其旗舰产品Frenzy涡喷发动机的涡轮机械部分仅有5个零件，而传统设计通常需要约200个；整机含螺栓垫圈在内约40个零件，较传统结构超过400个大幅精简。

Follin曾在GE Aerospace和Pratt & Whitney工作二十余年，参与过GE Catalyst发动机的研制，五年前加入Beehive Industries。据他介绍，团队早期曾考察工业燃气轮机、火箭、牙科和医疗器械等领域，最终根据性能、重量、成本和进度的综合权衡，选定航空航天与国防作为主攻方向，此后进一步聚焦于无人系统，以简化认证流程并提高迭代速度。

Frenzy并非Beehive的第一款产品。公司最初制造了多台验证发动机并完成测试，部分设计受到X-61 Gremlin项目的启发。Follin表示，首台验证发动机从一张白纸到完成首次测试仅用时七个月。此后，受“增程攻击弹药”（ERAM）和“经济型大规模导弹家族”（FAMM）等项目资助机会的带动，Beehive切入更小级别的发动机市场。Follin回忆，三年前客户曾表示需要在三年内看到产品，但认为没有人能这么快开发出一台发动机，而该公司的实际速度打破了这一预期。

Beehive Industries并非纯粹的打印车间。该公司早期按需为其他行业3D打印零件，目前仍为发电、航空航天和国防领域的企业生产零件，其中部分采用粉末床熔融直接打印，部分则通过增材铸造完成——即直接3D打印陶瓷模具用于浇铸，替代传统的多步骤蜡模工艺。公司近期新增了金属浇铸能力，以便根据生产规模在增材制造与传统铸造之间选择更经济的路线。Follin表示，铸造件与打印件性能相同；目前自产打印涡轮与铸造涡轮的成本基本持平，但如果从外部采购铸造涡轮，价格会远高于自行打印。

在设计和制造环节，Beehive全面采用了面向增材制造的设计（DfAM）方法。Frenzy发动机的中心框架集成了压气机扩散器、燃烧室机匣、燃烧室衬套、轴承座、涡轮一级喷嘴、燃油喷嘴和燃油总管，作为一个整体零件打印成形。Follin称，这一结构在传统制造中无法实现。在效率提升方面，Beehive并不追求降低打印叶片的表面粗糙度，而是通过消除泄漏路径和优化气动设计来获得收益。对于公差极严或应力极高的部位，如涡轮叶尖和轴接口，仍保留机械加工工序，但不对打印件整体进行机加精修。

Follin表示，与传统制造的同类发动机相比，Frenzy的效率高出20-30%。该公司目前正推进产能爬坡，计划通过“制造演示”方式在仅一两周时间内试制大量发动机，为批量生产做准备。Beehive预计今年制造数百台发动机，2027年达到数千台，其后一年可能增至约10000台。人员招聘方面，公司倾向于吸纳在增材制造或喷气发动机领域有行业经验的工程师，并让机械师参与设计评审，以避免设计出无法制造的零件。

关于是否采用中国增材制造设备供应商铂力特（BLT）或华曙高科（Farsoon）的打印机，Follin明确表示不会考虑。他解释，问题不在于打印机的技术能力，而在于数据安全。该公司从事军事应用，将持续使用美国或其盟国制造的部件。他指出，设备维修过程中存在信息泄露的可能，因此必须谨慎；应用场景对工艺流程的影响与其他因素同等重要。