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3D打印在航空航天中的应用趋势
2013-07-25 来源: 文字:[    ]

   航空航天设备制造是3D打印最具前景的应用领域之一,原因主要在于:第一,航空航天设备往往具有“多品种、小批量”的特点,尤其在试制阶段许多零部件都需要单件定制,若采取传统工艺则周期长、成本高,3D打印则可以实现低成本快速成型;第二,出于减重与强度要求,航空航天设备中复杂结构件或大型异构件的比例越来越高,若采用传统的“锻造+机加工”方式,则所需工序繁多、工艺复杂,甚至根本无法直接加工,而3D打印在复杂部件加工方面具有明显优势;第三,采用传统工艺加工飞机零部件的原材料利用率只有10%左右,其他部分都在铸模、锻造、切割和打磨过程中浪费了,而3D打印的增量制造方式可将原材料利用率提高至90%以上。

   波音公司是率先将3D打印技术用于飞机设计和制造的国际航空制造企业,已累计利用3D打印技术生产了300多个不同的小型零部件。GE航空2012年收购了专门开发激光烧结金属粉末技术的Morris Technologies公司,用来为其Leap系列发动机制造组件。普惠公司也投入数百万联合康涅狄格大学成立了增量制造中心。美国国家航天航空局(NASA)正在使用3D打印机生产航天器的引擎部件,并计划将打印设备发射到国际空间站,以期宇航员能够自给自足,利用空间站上的原料直接生产所需品,改变完全依赖地面供给的补给模式。

   我国的大型钛合金结构件激光成形技术具有国际领先水平,是目前世界上唯一掌握了飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成型技术并实现装机应用的国家。北航王华明教授凭借“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成型技术”获得了“2012年度国家技术发明一等奖”,据称其实验室只需要55天就能打印出C919机头的四个主风挡窗框,而若向国外公司订购至少需要两年以上,且模具费就要上千万元。西北工业大学凝固技术国家重点实验室也是我国3D打印技术研发最出色的单位之一,其激光立体成形技术已经成功的用于C919中央翼缘条的制造。另据媒体报道,在舰载机、四代机等新型军用飞机的研制过程中,3D打印技术已经发挥了重要作用,承担了包括起落架在内的钛合金主承力构件的试制任务。

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