航空航天制造业的材料和加工趋势
航空航天制造商正在通过降低燃料消耗来追求可持续发展，同时保持性能和安全性，这使得材料科学和机械加工变得越来越重要。先进材料专家马丁-杰克逊教授探讨了当前的发展趋势。
可持续性和新材料正在对飞机制造产生深远影响
马丁-杰克逊（Martin Jackson）是谢菲尔德大学先进材料加工教授，也是世界知名的钛合金专家，他对这些变化有着独到的见解。他在航空航天业工作超过 25 年，但在该行业努力实现净零排放制造目标之际，他说："现在是成为一名材料科学家的最佳时机。
在此，杰克逊教授解释了当前航空航天制造业的一些发展趋势：
可持续飞机、新材料
航空业的目标是到 2050 年实现碳净零排放，但商用电动飞机或氢燃料飞机仍遥遥无期。航空航天原始设备制造商必须想方设法生产出油耗更低的飞机，这就意味着要使用更轻、更坚固的材料，而这就带来了挑战。
杰克逊解释说："我们正在探索使用钛合金、镍基超级合金和高强度钢等高端合金来提高航空发动机的燃烧温度，使其更加高效。"
杰克逊解释说："这就是你想要的航空发动机的一切，但你也必须能够制造和加工它们。这些材料成本高，加工难度大。机械加工可能是制造航空发动机最重要也是最昂贵的工序"。
航空航天工业目前正在制造更多的可加工合金。这些合金强度不高，但机加工性能更好，需要的工具更少，金属去除率更高，可加工出接近净形的形状。
"山高在这方面非常出色，"Jackson 说。"他们正在开发出色的刀具和涂层，以克服这些问题，将这些部件加工成近净形状。
增材制造
高压涡轮盘现在是通过增材制造（3D 打印）用粉末生产出来的。这是解决长期存在的化学问题的一种巧妙的新方法。
"燃气涡轮发动机盘部件中的镍基超合金很难熔化，因为从中心到边缘的化学成分变化很大，"杰克逊解释说。"试图通过锻造使其均匀化是非常困难的。
"通过使用粉末，制造商可以获得更均匀的化学成分，然后通过热等静压将粉末集中。
不过，虽然钛的熔化和锻造成本很高，但杰克逊教授说，钛不会很快被制成粉末状。
"粉末状的钛是不好的，因为人们担心杂散的颗粒会造成进一步的问题"。
更可持续的制造
在努力实现可持续发展的飞机的同时，航空航天业不应忘记可持续发展的制造。
"我们还需要使制造过程和供应链更具可持续性，使用更少的刀具、更快的加工速度、更少的能源和切削液"。
在航空发动机制造中，锻造的坯料可能会产生高达 90% 的切屑，而用于飞机的材料仅占 10%。该行业传统上将切屑交给废品收购商，但现在却被要求更有效地回收利用。安全和性能标准使其无法再用于航空发动机，但它足够坚固耐用，可用于汽车等其他行业。
"现在，特别是在英国，人们确实在推动更好的回收利用。该行业必须成为这一进程的一部分，并帮助供应链进行回收，"Jackson 说。
加工和结构完整性
马丁-杰克逊团队的一个关键研究领域是机加工对飞机部件结构完整性的影响。挑战在于如何协调快速有效的机加工，以满足原始设备制造商的成本利润，并确保这些对安全至关重要的部件的使用寿命。
"Jackson说："山高在这方面做得很好，我们不仅提供刀具，而且参与整个过程，这两者之间取得了平衡。
杰克逊说："我与山高的拉希德-姆萨乌比（Rachid M'Saoubi）和他的团队有很多合作，我们正在研究利用技术为材料提供'数字指纹'和'数字护照'的想法。山高希望了解微观结构和表面损伤对其工具部件的影响以及部件的使用寿命。
"这是关于提供刀具解决方案，而不仅仅是将刀具作为一种商品。如何加工零件？我们正在研究不同的金属去除率、进给率和机床速度，而不仅仅是对刀具寿命的影响。
"刀具上的刀片使用寿命可能是15 分钟而不是 10 分钟 ，但这会在零件上留下什么，如何才能更有效地进行加工？我们希望了解该部件在装入发动机后的结构完整性"。
山高刀具正与最终用户和材料供应商密切合作，确保为他们提供既能以经济高效的方式去除材料，又不会造成损坏。
"航空航天原始设备制造商每年仅在铣削刀具上就花费 1 亿英镑（1.12 亿欧元）。通过减少山高刀具的使用时间，哪怕是几分钟，也能在一年中产生巨大的影响"。
知识联盟
马丁-杰克逊（Martin Jackson）说，在过去的五年里，行业内的合作方式有了很大的改进。
"在早期的技术准备层面，人们已经意识到刀具制造商、刀具供应商、材料供应商和最终用户必须通力合作。
"我们已经建立了强大的联盟，没有了自我为中心，研究工作也因此而加速。例如，我们在谢菲尔德大学的团队与山高、劳斯莱斯和英国航空发动机用钛生产商 Timet 合作开展了多个项目。
"不同的利益相关者有不同的要求，与山高合作的吊装工程师要确保刀具不会在零件上留下任何损伤，而制造工程师则面临着尽可能多地生产高压涡轮盘的压力，两者之间总是存在着健康的矛盾。但是，如果您能够做到这一点，就能真正加快研发速度"。
与山高刀具合作
燃气涡轮航空发动机还将存在若干年，马丁-杰克逊相信山高刀具可以帮助引导该行业朝着更可持续、更具成本效益的方向发展。
"我认为山高刀具在理解刀具对结构完整性的影响方面具有'精益优势'。我还认为，山高刀具意识到了下一步工艺的发展方向，例如增材制造。"与其他刀具供应商相比，他们走在了前面，因为他们似乎已经意识到地平线上会出现什么。他们与我们合作的一些项目正在研究这些新兴工艺，因此他们了解对刀具的需求。
"在讨论和研究下一代航空发动机动力总成的新兴工艺时，山高刀具始终是对话的一部分"。
