由于可实现十分复杂的产品制造，基于粉末床熔融（PBF）工艺的金属3D打印技术不仅使得复杂产品的制造变得更加可行，而且还创造了更大的围绕着产品生命周期的综合性经济效益。
在动力装备方面，PBF技术所成就的产品并不是停留在概念开发阶段，而是已经随着火箭和飞船进入了太空，随着飞机在天空中翱翔，并在发电领域起着“四两拨千斤”般的效益放大作用。3D打印所造就的下一代的产品极大的提升了人类利用资源的水平，这一切已经来到了我们的身边。本期， 与谷友结合着国际与国内3D打印微型燃气涡轮发动机的案例来领略3D打印所催生的新的商业模式。
微能源解决方案的范式改变
国际
Sierra Turbines的使命是改变微能源解决方案的范式，这家公司于2017年在美国加利福尼亚州圣何塞成立。专注于解决辅助动力单元（APU），备用发电机和其他备用发电需求中的紧凑型、功率密集型发电应用，创新的另一个成熟市场是用于无人机系统的动力单元。
通过使用制造商VELO3D的金属增材制造（AM）技术，Sierra Turbines将关键组件的零件数量从61个减少到1个，并且还获得了许多重要的性能提升。
3D打印的微喷发动机核心，前芯被切开以显示复杂的内部结构。来源：Sierra Turbines
Sierra Turbines从一开始就制定了非常大胆的设计目标，与现有的微型涡轮机相比，实际上是非常雄心勃勃的：不仅仅是零件数量的大幅减少，核心机的大修间隔时间，将实现是市场上现有涡轮机的40倍的目标。
采用增材制造技术为微型涡轮机核心机带来了设计优化空间，从而提升了微型涡轮机性能。与当前先进的涡轮机相比，微型涡轮机开发团队能够创建更具质量效益的结构，预计与现有功率相当的涡轮机相比，推力重量比显著提高。
根据 的市场观察，设计开发团队重新考虑了燃烧室中的燃油喷雾和火焰形状。传统设计中，燃料是在围绕燃烧室直径的许多点处喷射的，然后通过控制围绕它们的空气流来稳定这些圆柱状火焰。而在增材制造一体化的核心机中，集成了一个360度喷油嘴，通过该喷油嘴，燃油能够在燃烧室的整个圆周上均等地输送，并在雾化的同时穿过点阵结构，产生环形火焰，获得稳定涡旋。
3D打印的微喷发动机核心设计。来源：Sierra Turbines
Sierra Turbines所做的独特事情是将超出95％的微喷发动机通过增材制造来实现生产，并扩大到大规模生产。这似乎违背了业界的信念，通常我们认为当前增材制造仅限于用于原型制造和小批量制造，那么Sierra Turbines的底气何来？发展思路是什么呢？
根据 的市场观察，Sierra Turbines的团队在航空航天业增材制造领域拥有丰富的经验，通过VELO3D的设备与质量控制技术，可以简化制造、减轻重量并达到成本目标。采用增材制造技术使得Sierra Turbines将拥有巨大的竞争优势，并且将很快实现规模经济的商业模式。
3D打印带来的竞争优势包括：
-减少零件数，原来61个独立的零件以结构一体化的单个零件实现制造
-由于结构一体化，消除了接口并提高了尺寸精度，因此公差更小
-减少组装工作和后期处理
-成就自由设计，实现复杂的几何形状
通过VELO3D的设备，Sierra Turbines可以生产薄壁、高纵横比的燃烧器。在制造复杂几何形状时，VELO3D具有令人满意的功能。VELO3D的金属3D打印打印机以其获得专利的SupportFree工艺实现近乎无支撑的产品几何自由度而闻名，该工艺减少了复杂通道，浅悬垂和低角度的支撑结构的必要，这为微型涡轮机核心机带来了实现高度集成设计的可能性。
VELO3D设备优势详细解析
目前，Sierra Turbines的目标之一是为重量小于55磅的小型无人机（UAS）提供动力。由于锂电池的存储量仅为每公斤200瓦，因此无人机在功率密度上已达到极限。Sierra Turbines将功率密度提高了10倍，达到2000 Wh / kg，这使飞行时间和提升能力提高了几个数量级。
这款核心机所采用的3D打印材料为镍超合金，是许多大型燃气轮机燃烧室的首选材料。增材制造使Sierra Turbines能够获得复杂的设计功能，以提高热效率和获得更长的维修间隔，这是前所未有的突破。
目前，Sierra Turbines已与多家无人机制造商签署合作协议，这些无人机将在发布测试数据之前成为其客户。此外，Sierra Turbines打算与AUVSI协会合作，充分利用AUVSI协会广阔的会员网络。借助3D打印的微喷发动机动力装置，无人机可以更安全、更便捷、更频繁、更经济地完成任务。
