3Ｄ打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

３Ｄ打印技術(shù)作為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志”，被認(rèn)為是推動(dòng)新一輪工業(yè)革命的重要契機(jī)。３Ｄ打印技術(shù)綜合了數(shù)字化建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的前沿技術(shù)知識(shí)，３Ｄ打印機(jī)是該技術(shù)的核心裝備，此外，新型打印材料、打印工藝、設(shè)計(jì)與控制軟件等也是３Ｄ打印技術(shù)體系的重要組成部分。

３Ｄ打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在 ３個(gè)方面：產(chǎn)品外形驗(yàn)證、直接產(chǎn)品制造和精密熔模鑄造的原型制造。早在２０世紀(jì)９０年代后期，美國(guó)就已經(jīng)采用“選擇性激光熔凝”３Ｄ打印技術(shù)制造了Ｊ－２Ｘ火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣孔蓋。近年來波音公司已經(jīng)利用３Ｄ打印技術(shù)制造了大約３００種不同的飛機(jī)零部件�？湛褪褂茫常拇蛴〖夹g(shù)制造了Ａ３８０飛機(jī)客艙行李架，在“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)中采用了３Ｄ打印技術(shù)生產(chǎn)的空調(diào)系統(tǒng)，近年來制定了“透明飛機(jī)”概念，并計(jì)劃在２０５０年左右采用３Ｄ打印技術(shù)生產(chǎn)制造出整架飛機(jī)。ＧＥ航空在２０１２年１１月２０日收購(gòu)了ＭｏｒｒｉｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ３Ｄ打印公司，計(jì)劃采用該公司的３Ｄ打 印技術(shù)制造ＬＥＡＰ發(fā)動(dòng)機(jī)組件。２０１３年１月１４日美國(guó)Ｓｃｉａｋｙ公司采用電子束３Ｄ激光打印技術(shù)成功制造了尺寸為５．８ｍ×１．２ｍ×１．２ｍ的鈦合金零件，美國(guó)軍工巨頭洛克希德·馬丁公司立即宣布，將與Ｓｃｉａｋｙ公司合作，采用該技術(shù)生產(chǎn)Ｆ－３５戰(zhàn)斗機(jī)的襟副翼翼梁。

２０１２年１２月１４日，中國(guó)工業(yè)與信息化部聯(lián)合中國(guó)工程院制定了我國(guó)３Ｄ打印技術(shù)的技術(shù)路線圖與中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略。在２０１３年的全國(guó)兩會(huì)會(huì)議上，中國(guó)航母艦載機(jī)殲－１５總設(shè)計(jì)師孫聰指出近幾年中國(guó)航空工業(yè)快速發(fā)展的秘密就是３Ｄ打印技術(shù)已基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，中國(guó)在鈦合金和Ｍ１００鋼的３Ｄ打印技術(shù)已應(yīng)用于新機(jī)試制過程。中航成飛與沈飛計(jì)劃將在研制的第五代戰(zhàn)斗機(jī)殲－２０和殲－３１中采用３Ｄ激光打印技術(shù)制造鈦合金主體結(jié)構(gòu)件，以期降低飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，提高其有效推重比。西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光制造工程中心通過３Ｄ激光立體打印技術(shù)為國(guó)產(chǎn)客機(jī)Ｃ－９１９制造了長(zhǎng)度超過５ｍ的鈦合金翼梁。

我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，３Ｄ打印技術(shù)未來將有可能對(duì)我國(guó)的航空制造業(yè)產(chǎn)生革命性的變革與顛覆，因此我國(guó)的航空制造業(yè)應(yīng)未雨綢繆，積極推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與投入資金進(jìn)行設(shè)備研制，并在以下方面進(jìn)行籌備：
（１）推進(jìn)“產(chǎn)研結(jié)合”，拓展３Ｄ打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)業(yè)化程度。將３Ｄ打印的“增材”與傳統(tǒng)工藝的“減材”制造相結(jié)合，形成復(fù)合制造體系。

（２）提升３Ｄ打印的速度、效率和精度。逐步實(shí)現(xiàn)３Ｄ打印機(jī)體積小型化、桌面化與成本低廉化。開發(fā)多樣化３Ｄ打印材料，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)直接成型的金屬材料。

（３）改變商業(yè)模式。通過一些資本化運(yùn)作手段，兼并收購(gòu)一些具有核心技術(shù)的３Ｄ打印企業(yè)，以核心制造能力和低成本的制造效率為重點(diǎn)，打造航空制造企業(yè)自身的價(jià)值生產(chǎn)鏈。

（４）加強(qiáng)３Ｄ打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟行業(yè)協(xié)會(huì)建設(shè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。積極引導(dǎo)工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)、３Ｄ數(shù)字化技術(shù)提供商、３Ｄ打印機(jī)及材料研發(fā)企業(yè)和機(jī)構(gòu)、３Ｄ打印服務(wù)應(yīng)用提供商組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，促進(jìn)３Ｄ打印產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

（５）加大科技扶持力度，提升３Ｄ打印技術(shù)水平。設(shè)立３Ｄ打印產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)基金，重點(diǎn)推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)、軟件控制、打印裝置、材料技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。

（６）加強(qiáng)教育培訓(xùn)，促進(jìn)３Ｄ打印技術(shù)的社會(huì)化推廣。將３Ｄ打印技術(shù)納入相關(guān)學(xué)科建設(shè)體系，培養(yǎng)３Ｄ打印技術(shù)人才，依靠行業(yè)協(xié)會(huì)、博覽會(huì)、論壇等組織形式進(jìn)行３Ｄ打印技術(shù)和應(yīng)用的培訓(xùn)。

編輯：南極熊
作者：劉 銘，張坤，樊振中 （中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院）