3d打印助力中國航空航天 3D打印產(chǎn)業(yè)化迎來新契機(jī)

南極熊一直認(rèn)為3d打印在航空航天上會有巨大的發(fā)展前景，航天零部件需要的定制化和輕量化的特性，3d打印技術(shù)會最大限度的實(shí)現(xiàn)航空航天所用零部件的在這兩個方面的要求。

10月19日3時31分，神舟十一號飛船與天宮2號自動交會對接成功。而天宮2號空間實(shí)驗(yàn)室早已于2016年9月15日22時04分09秒在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。它較大的改進(jìn)是裝備更豪華、裝載量提高、內(nèi)部環(huán)境更好，而且它的系統(tǒng)設(shè)計是模塊化的，也就是說它出現(xiàn)問題時可以快速更換和在軌維修，這在國內(nèi)空間領(lǐng)域?qū)儆谑讋?chuàng)。天宮2號使用3D打印機(jī)，則實(shí)現(xiàn)本身零部件的快速更換與維修。

　　事實(shí)上，3D打印在中國航空航天業(yè)并不是第一次隆重登場，在2015年紀(jì)念中國人民抗日戰(zhàn)爭勝利暨世界反法西斯勝利70周年大閱兵的空中梯隊中使用的飛機(jī)中，不乏3D打印技術(shù)生產(chǎn)出來的零部件產(chǎn)品。

　　正如工業(yè)和信息化部總工程師張峰在“中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”成立大會上所言，“我國增材制造技術(shù)研究起步不晚，有些方面還處于世界領(lǐng)先地位�！鳖I(lǐng)先地位的正是中國航空業(yè)在3D打印技術(shù)上應(yīng)用，不僅多個型號飛機(jī)使用了3D打印部件，而且部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

　　

　　例如，在金屬零件的激光快速成形技術(shù)研究上，我國開始于1999年，相比美國晚了十幾年。不過，在應(yīng)用研究成果上，美國卻一直無法實(shí)現(xiàn)突破。2005年，美國Aeromet公司生產(chǎn)的F/A-18E戰(zhàn)斗機(jī)因強(qiáng)度問題試驗(yàn)失敗。隨后，該公司因無法生產(chǎn)出性能滿足主承力要求的大尺寸復(fù)雜鈦合金構(gòu)件，無法實(shí)現(xiàn)有價值的應(yīng)用市場而倒閉了。而我國已經(jīng)具備了使用激光成形超過12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造、應(yīng)用的國家。

　　

美國Aeromet公司生產(chǎn)的F/A-18E戰(zhàn)斗機(jī)

　　在傳統(tǒng)的戰(zhàn)斗機(jī)制造流程當(dāng)中，飛機(jī)的3D模型設(shè)計好后，需要進(jìn)行長期的投入來制造水壓成型設(shè)備，而使用3D打印這種增材制造技術(shù)后，零件的成型速度、應(yīng)用速度得以大幅度提高。資料顯示，原本制造一架航空機(jī)型需要花費(fèi)10-20年時間，而應(yīng)用3D打印技術(shù)以后，最少需要花3年時間。足以證明，3D打印技術(shù)在復(fù)雜的工業(yè)領(lǐng)域有著無可取代的優(yōu)勢。

　　其實(shí)，3D打印技術(shù)一直以來因成本、技術(shù)問題無法大規(guī)模制造，而且全球的3D打印產(chǎn)業(yè)化都還處于起步階段。如果3D打印技術(shù)要想完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)加工制造業(yè)目前還是不現(xiàn)實(shí)的，至少還需要攻克以下幾個方面的難題：

　　

研究人員展示飛機(jī)3D打印零部件

　　材料方面，3D打印又稱“增材制造”，不難看出，材料是這項(xiàng)技術(shù)的核心，材料用的合適，才能制造出合適的產(chǎn)品。當(dāng)前3D打印產(chǎn)品的應(yīng)用，主要集中在飾品、模具模型、個性化家居產(chǎn)品以及汽車飛機(jī)的小尺寸零件上，使用的材料無非是樹脂、塑料、普通金屬粉末等。若產(chǎn)業(yè)往高端化發(fā)展，則需要突破性能要求非常高的合金材料、高分子復(fù)合材料這一關(guān)，這涉及的材料種類達(dá)幾百種甚至更多。因而，3D打印技術(shù)才能進(jìn)入航空航天、人工智能、大型復(fù)雜機(jī)械和生物醫(yī)療領(lǐng)域。

　　軟件方面，從目前的技術(shù)水平來看，消費(fèi)級3D打印機(jī)幾乎只能制造一些像雞蛋架、梳子這類簡單的產(chǎn)品。而想要制造復(fù)雜工業(yè)的產(chǎn)品，光是三維設(shè)計這個技術(shù)，就不是每個人都能掌握的。而且，在我國暫時還沒有屬于自己的三維設(shè)計軟件，使用還需支付大額專利費(fèi)用。

　　能源問題，目前3D打印采用的能量源是激光，但其生產(chǎn)效率還有待提高，尤其是在加工大尺寸、熔點(diǎn)較高的金屬制品時更是如此。若能在能源方面突破，那么打印效率就能實(shí)現(xiàn)成倍提升。

　　設(shè)備方面，當(dāng)前的3D打印機(jī)精度大約是0.1毫米級，如果能夠突破納米級別，極大地拓展該產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用范圍，并能帶來很多革命性的成果。

　　總體而言，在生產(chǎn)過程中還沒有與其功能無關(guān)的剩余物，一旦技術(shù)成熟將大大降低生產(chǎn)成本，甚至一個人、一臺電腦、一部打印機(jī)就有可能組成一個“工廠”。也正因?yàn)?D打印技術(shù)在航空航天制造這類復(fù)雜的工業(yè)領(lǐng)域有著無可替代的優(yōu)勢，所以我國高度重視增材制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅出臺了系列政策，以及產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃，還建立其初步的支撐體系。個性化定制是今后工業(yè)發(fā)展的最新趨勢，那將是一個3D打印領(lǐng)域的新契機(jī)，而產(chǎn)業(yè)化將不再是難題。

來源：中國智造網(wǎng)
延伸閱讀：
3D打印助力太空探索：航天器制造業(yè)的未來

关于我国开始时间有疑义

18010555082 發(fā)表于 2016-10-26 11:46
關(guān)于我國開始時間有疑義

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