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行业互联网,3D打印|开创航空航天领域大尺寸增材制造技术新时代

作为第三次工业革命制造领域的典型代表技术 ， 3D打印的发展时刻受到各界的广泛关注 。而金属高性能增材制造技术（金属3D打印技术）被业内专家视为3D打印领域高难度、高标准的发展分支 ， 在工业制造中有着举足轻重的地位 。特别是在航空航天领域的应用 ， 更是体现出显著的技术优势 。
5月5日 ， 长征五号B遥一运载火箭在海南文昌航天发射场将我国新一代载人飞船试验船成功送入预定轨道 。火箭上搭载了“3D打印机” ， 在飞行期间自主完成了连续纤维增强复合材料的样件打印 ， 并验证了微重力环境下复合材料3D打印的科学实验目标 。这是中国首次开展轨道3D打印试验 ， 也是全球首次实现连续碳纤维增强复合材料的太空3D打印 。
行业互联网,3D打印|开创航空航天领域大尺寸增材制造技术新时代
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7月23日 ， 天问一号开启我国首次自主火星探测任务 ， “天问一号”火星探测器上 ， 安装使用了3D打印定制的零部件 ， 其中包含相当一部分的金属3D打印零件（钛合金等） ， 以其高强度、耐高温、耐辐射等各种高性能特征 ， 满足在火星恶劣环境中正常工作运行的要求 。
3D打印的多种优势正在显现：缩短新型航空航天装备的研发周期 ， 提高材料的利用率 ， 节约昂贵的战略材料 ， 降低制造成本 ， 提升设计自由度 ， 优化零件结构 ， 减轻重量 ， 减少应力集中 ， 增加使用寿命 ， 使得零部件更容易得到修复等 。
如今 ， 中国的航空航天企业已经不再迟疑是不是该采用3D打印技术 ， 而是集中精力探索如何通过3D打印技术保持航空航天制造技术的领先性 ， 通过3D打印技术助力航空航天中国梦！
高端制造云端计划——向着3D打印大型机的研制规划和面向实际应用进军
金属3D打印技术在航空方面的应用主要是大尺寸、特殊材料、特殊结构和减重 。
减重对于航空业来说可是极为重要的突破与福音 。以航空领域为例 ， 减轻1kg的结构重量就可以带来4kg附加重量的减少 ， 在整个飞机的运行寿命过程中则可以节省4.5万升燃油 ， 换算下来可节省2.9万欧元的成本 。
减重的方式一方面通过使用质量更轻、性能更强的先进材料替代现有材料 ， 另一种就是对现有飞机零部件进行基于3D打印的轻量化设计 ， 包括对中空夹层、镂空点阵结构、一体化结构以及异形拓扑优化结构等 。
无论是3D打印的发动机零部件 ， 还是飞机机舱中的大型零部件 ， 在航空制造业所进行的大量3D打印探索中 ， 轻量化设计都是这些零部件的共同特点 。比如 ， 空中客车已经在其A350 XWB飞机上安装了1000多种3D打印零件 。在我国 ， 这些金属增材零件也往往都是用在国之重器上 。
今年3月 ， 国内金属3D打印龙头企业西安铂力特增材技术股份有限公司推出了大幅面激光选区熔化设备BLT-S450（可选单激光/双激光/四激光三种配置） ， 将3D打印增材制造技术在航天液体动力领域大尺寸、复杂结构、高性能构件扩展应用和国产增材制造装备的研发升级又向前推进了一大步 。
它特别适应航空航天领域大尺寸零部件增材制造成形时间长、可靠性要求高等研制需求 ， 使零部件的最大成形尺寸可达450mm×450mm×500mm ， 满足大推力重型运载液体火箭发动机关键部件大尺寸、复杂曲面精密结构成形、高工况等要求 ， 为航天液体动力领域高质量发展赋能 。BLT-S450还是面向未来智能工厂的金属增材制造集成系统 ， 核心技术和应用价值都处于世界先进水平 。而今年6月推出的BLT-S600（成形尺寸为600mmX600mmX600mm）则是全球首台三向成形尺寸均突破500mm的大尺寸、四激光金属增材制造设备 。
前沿开拓 ， 引领创新——作为大尺寸增材制造技术不断创造新高的领军者
不仅如此 ， 大尺寸、轻量化3D打印的优势在民营航天领域也越来越得到凸显 。在国外 ， Blue Origin采用3D打印技术打印出BE-4火箭发动机的壳体、涡轮、喷嘴、转子；美国航空航天局通过3D打印实现最为复杂的火箭零部件 ， 并采用选区激光熔化的3D打印技术生产涡轮泵 ， 与传统的焊接和装配技术相比 ， 使原材料消耗减少45%左右 。


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