300個以上の3Dプリント部品を搭載した初の量産型GE9X航空機エンジンがボーイング777-9航空機に納入される

2024年8月14日、アンタークティックベアは、GEエアロスペースが最近、最初の量産型GE9X航空機エンジンが試験工場を出てボーイング社に納入され、ボーイング777-9航空機に使用されると発表したことを知りました。

GEアビエーションは今年3月、エチオピア航空と、新しいボーイング777X機体にGE9Xエンジンを供給する契約を締結しました。GEは、エチオピア航空の新しいボーイング777X機体に16基のGE9Xエンジンを供給し、アフリカで最初のGE9X顧客となります。

アンタークティック・ベアによると、ボーイング777Xシリーズの航空機には、777-8Xと777-9Xの2つのモデルがあり、世界最大かつ最も効率的な双発ジェット機です。燃料消費量は同種の航空機よりも10％低く、排出量と運用コストも同種の航空機の中で最も低いです。

GE9Xエンジンは2020年にFAR 33認証を取得し、ボーイング777Xシリーズの航空機専用エンジンです。耐熱セラミックマトリックス複合材、付加製造部品、燃費向上に役立つリーンバーン技術など、業界をリードする技術を採用しています。

GE9Xエンジンは300以上の部品を使用している

ゼネラル・エレクトリックは2013年からGE9Xエンジンの開発とテストを行っている。最終的には次世代のボーイング 777X に搭載される予定です。このエンジンの最初の地上運用は2016年に行われ、最初の飛行は2018年に行われました。このエンジンは推力134,300ポンドに達し、2019年に最も強力な民間航空機ジェットエンジンとしてギネス世界記録に認定されました。ゼネラルエレクトリック社が開発した世界最大の商用ジェットエンジンとも呼ばれています。フロントファンの直径は134インチです。GE9Xのファンの直径はボーイング737の胴体より大きいため、バイパス率が高くなり、最高の効率を実現できます。第4世代カーボンファイバー複合ファンブレード16枚を完全装備。

GE90エンジンはゼネラル・エレクトリックが積層造形技術を採用した最初のエンジンであり、3Dプリント技術がエンジン開発において重要な役割を果たした。 2016年に初めて報告された3Dプリント技術は、特にエンジニアが従来の製造方法では実現不可能だった形状の部品を作成できるようにすることで、このエンジンの設計に大きな役割を果たしました。

2017年、GEはGE9Xエンジン用の3Dプリント部品のさらなるテストに成功したと発表しました。テストの第 2 フェーズでは、セラミックマトリックス複合材 (CMC) コンポーネントと、高度な冷却技術を使用して積層製造されたタービンブレードが対象となります。

2年後、ボーイングとGEが777Xの初飛行の準備を進めていたとき、GE9Xには3Dプリントされた部品が多数搭載されていました。部品は約 300 個の 3D プリント部品で構成され、合計 7 つの複数部品アセンブリで構成されています。これらには、有名なゼネラル・エレクトリック社の 3D プリント燃料ノズルが含まれます。その他の部品には、温度センサーや燃料ミキサーのほか、熱交換器、セパレーター、エンジンの重量軽減に役立つ 1 フィートの低圧タービンブレードなどの大型部品が含まれます。

GE は、エンジンの製造に 3D プリント技術を使用するために、何年も前にドイツの金属 3D 企業 2 社、Concept Laser 社とスウェーデンの Arcam AB 社を買収しました。 2019年、GEアビエーションはGE9Xエンジン用のチタンアルミナイド（TiAl）ブレードを製造するために、27台のArcam電子ビーム溶解（EBM）マシンを追加しました。 GEによれば、3Dプリント技術によりGE9Xエンジンの燃費はGE90より10%向上するという。

燃料ノズル

燃料ノズルは、燃料を霧化するという重要な役割を担っており、燃料と空気が完全に混合し、混合物の形成が促進され、安定した燃焼が保証され、燃焼効率が向上します。実際、GE は早い段階から 3D プリント技術を使用して統合燃料ノズルの製造を開始し、これまでに数十万個のそのようなノズルの製造に成功しています。

各GE9Xエンジンには28個の燃料ノズルが装備されており、これらはコバルトクロム合金で作られており、3Dプリント技術を使用して20個の部品を1つに統合しています。これにより、寿命が 5 倍以上延び、重量が 25% 軽減され、コストが 30% 削減されます。

低圧タービンブレード

各 GE9X エンジンには、TiAl 合金から 3D プリントされた 228 枚の低圧タービンブレードが含まれています。ニッケルベースの合金と同じ材料特性を持ちながら、重量は半分以下です。
T25センサーハウジング

T25センサーハウジング

T25 センサーハウジングは、FAA 認証を取得した最初の積層造形航空機エンジン部品です。各 GE9X エンジンには、コバルトクロム合金を使用して 3D プリントされた T25 センサーハウジングが装備されており、10 個の部品を 1 つの複雑な構造に組み合わせることで、精度が 30% 向上します。

燃焼室油ガス混合器

燃焼室のオイルガスミキサーの機能は、まず空気と燃料を徹底的に混合し、次に混合物を燃焼室に送り、燃焼させて電力を生成することで、主に低排出ガスを達成することを目的としています。

各 GE9X エンジンには、3D プリントによるコバルトクロム合金で作られた燃焼室オイル空気ミキサーが搭載されています。従来のプロセスではバッフル処理の一貫性を確保するのが非常に困難でしたが、一体型の 3D プリントを使用すると、一貫性を確保できるだけでなく、重量を 6% 削減し、耐用年数を 3 倍に延ばすことができます。

フローデフレクター

デフレクターにより、エンジンは吸い込んだほこり、砂、その他の破片を効果的に排出できるため、エンジンの耐用年数が延びます。

各 GE9X エンジンには 8 つのインデューサーがあり、3D プリントによってコバルトクロム合金から作られています。一体成形の複雑な構造により、元々 13 個の部品が、印刷用の複雑な内部流路を持つ部品に統合されます。耐用年数が2倍以上になります。

熱交換器

熱交換器は伝統的に何十本もの細い金属管を溶接して作られていますが、GE9X で使用されている 3D プリントされた熱交換器はまったく異なる外観をしています。 3Dプリントの設計自由度を最大限に活用して開発された最適化されたチャネルと複雑な内部形状を備え、3Dプリントによって一体成形されているため、熱交換効率が大幅に向上します。

アルミニウム合金（F357）粉末は、添加剤技術の助けを借りて、元の163個の部品を1つに統合し、重量を40％削減しただけでなく、生産コストも25％削減しました。

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