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航空制造可應(yīng)用3D打印技術(shù)

國開聯(lián) 2015.03.04

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馬航失聯(lián)客機(jī)事件繼續(xù)發(fā)酵，這一事件再次凸顯了國產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性。中國軍工產(chǎn)業(yè)將在產(chǎn)業(yè)組織形式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式和產(chǎn)業(yè)政策上進(jìn)行重大變革，成為引領(lǐng)中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)、拉動(dòng)社會(huì)總需求的新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。當(dāng)前，融入世界航空產(chǎn)業(yè)鏈已成為中國新興民營企業(yè)的目標(biāo)，特別是在航空新材料、航空制造3D 打印技術(shù)等領(lǐng)域出現(xiàn)一批優(yōu)質(zhì)公司。

近兩年來，隨著美國振興制造業(yè)計(jì)劃及美軍技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略地平線的提出，增材制造技術(shù)（3D打印）概念被瞬間引爆，各個(gè)國家與領(lǐng)域紛紛大力投入人力物力。同時(shí)隨著國內(nèi)外航空領(lǐng)域增材制造成功案例的不斷涌現(xiàn)，該技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。

近日，中航工業(yè)自控所首個(gè)3D打印導(dǎo)航產(chǎn)品零件生產(chǎn)成功。這一成功，使零件加工周期成倍縮短，總體工作量僅為傳統(tǒng)方式的五分之一，為3D打印在航空產(chǎn)品中的應(yīng)用探索出一條新路。

自控所持續(xù)跟蹤3D打印技術(shù)的發(fā)展，繼2013年在某復(fù)雜傳感器外殼的再制造實(shí)驗(yàn)研究中獲得了成功后，再接再厲于2014年開始了某型慣導(dǎo)臺(tái)體3D打印的生產(chǎn)加工。接到任務(wù)后，自控所成立了專項(xiàng)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，采取并行作業(yè)的方式，一方面積極聯(lián)系某公司，對(duì)產(chǎn)品形狀、材料、熱處理狀態(tài)、加工精度等進(jìn)行分析和溝通；另一方面，對(duì)工藝、工裝、刀具提前并行準(zhǔn)備。他們通過內(nèi)聯(lián)外合的工作方式，集智攻關(guān)，聚力克難，最終首個(gè)3D打印導(dǎo)航產(chǎn)品零件于近日生產(chǎn)成功，后續(xù)經(jīng)過28小時(shí)數(shù)銑，整個(gè)零件加工完成，加工周期成倍縮短，總體工作量僅為傳統(tǒng)方式的五分之一。該項(xiàng)目的順利完成，為3D打印在航空產(chǎn)品中的應(yīng)用探索出一條新路，同時(shí)也為今后零件的快速試制提供了新的生產(chǎn)模式。

3D打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域有很多優(yōu)勢(shì)，是用來制造目前已經(jīng)停產(chǎn)，但仍有市場(chǎng)需求的飛機(jī)零部件的最具成本效益的理想技術(shù)。采用3D打印技術(shù)進(jìn)行飛機(jī)零部件制造，將大大降低制造及維修、運(yùn)營成本，并更好保護(hù)環(huán)境。

目前，世界強(qiáng)國都希望用3D打印技術(shù)來制造直升機(jī)的起落架。他們針對(duì)電動(dòng)車的開發(fā)，帶來新的電池技術(shù)，可減少電池尺寸，延長電池壽命；他們研發(fā)分散式供暖技術(shù)，預(yù)計(jì)三年后實(shí)驗(yàn)成。如今，3D打印技術(shù)越來越牛，已經(jīng)可以打印出直升機(jī)上用的鈦合金零部件。

近日，在中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上，中航工業(yè)與北京航空航天大學(xué)聯(lián)合展示了獲得2012年度“國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”的飛機(jī)鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成型技術(shù)，以及通過其生產(chǎn)出的一個(gè)5平方米鈦合金加強(qiáng)框。

質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐高溫的鈦合金，是軍用飛機(jī)的關(guān)鍵材料。然而，鈦合金昂貴的價(jià)格與特殊的材料屬性，導(dǎo)致使用傳統(tǒng)鍛造技術(shù)造出的零件，最大尺寸也不超過4.5平方米。過3D打印，不僅省時(shí)省錢，更重要的是，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、特殊的鈦合金構(gòu)件可以一體成型，而無需一個(gè)個(gè)鍛造出來再焊接在一起，大大提高了機(jī)身強(qiáng)度。

據(jù)外媒報(bào)道，3D打印技術(shù)正在被大面積用于中國正在研發(fā)中的首款航母艦載機(jī)殲-15、多用途戰(zhàn)機(jī)殲-16、第五代重型戰(zhàn)斗機(jī)殲-20、第五代中型戰(zhàn)斗機(jī)殲-31，以及商飛的民用大飛機(jī)C919上。

據(jù)央視新聞?lì)l道報(bào)道，殲-15總設(shè)計(jì)師孫聰在兩會(huì)期間透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)，已被廣泛用于殲-15的主承力部分，包括整個(gè)前起落架。

此外，空中客車公司與西北工業(yè)大學(xué)也于3月14日簽署合作協(xié)議，共同開發(fā)3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。該項(xiàng)目重點(diǎn)研究激光3D打印技術(shù)在飛機(jī)部件制造中一次打印成形、減少加工余量以及材料在成形過程中變形等難題。

來源：國開聯(lián)產(chǎn)業(yè)研究院實(shí)習(xí)編輯：王楠

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