我國航空航天高端制造的利器：送粉式金屬3D打印裝備

△南極熊配圖：同軸送粉金屬3D打印演示，適合制造大尺寸金屬零部件

作為工業(yè)界皇冠上的璀璨明珠，航空航天制造領(lǐng)域集成了一個(gè)國家所有的高精尖技術(shù)，是國家戰(zhàn)略計(jì)劃得以實(shí)施，政治形勢(shì)得以展現(xiàn)的后援保障領(lǐng)域。而金屬3D技術(shù)作為一項(xiàng)全新的制造技術(shù)，在我國航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，服務(wù)效益明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
①縮短新型航空航天裝備的研發(fā)周期；
②提高材料的利用率，節(jié)約昂貴的戰(zhàn)略材料，降低制造成本；
③優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，減輕重量，減少應(yīng)力集中，增加使用壽命 ；
④零件的修復(fù)成形；
⑤與傳統(tǒng)制造技術(shù)相配合，互通互補(bǔ)。

南極熊了解到，南京中科煜宸研制的LDM2500同軸送粉金屬3D打印裝備，已經(jīng)成為我國航空航天高端制造的利器。


LDM2500主要參數(shù)：
成型尺寸：2500mm×2000mm×2000mm
激光器功率：2000W-10000W
適用材料：鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鐵基合金、不銹鋼、銅合金、低合金鋼等
應(yīng)用范圍：主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域中大型零件的增材制造
△同軸送粉金屬3D打印技術(shù)原理：金屬粉末由加工頭送到基板上，激光束照射金屬粉末，熔化粉末并堆積成型。激光器產(chǎn)生的激光通過光纖傳導(dǎo)到加工頭；送粉器通過氬氣將粉末載送到加工頭，與激光的聚焦點(diǎn)重合；數(shù)控機(jī)床帶動(dòng)加工頭運(yùn)動(dòng)，打印出當(dāng)前層，層層疊加，直至整個(gè)零件成型結(jié)束。為防止金屬在成形的過程中氧化，設(shè)備安放在填充惰性氣體的密封箱體中，使激光成型過程中的金屬不被氧化。 

LDM2500采用高功率激光熔融金屬粉末，按照預(yù)設(shè)軌跡逐層沉積，最終形成金屬零件。針對(duì)高活性金屬材料，如鈦合金、鋁合金等，設(shè)備采用整體密封結(jié)構(gòu)，并配置氣體循環(huán)凈化系統(tǒng)，嚴(yán)格控制加工室的氧含量小于50ppm和水含量小于50ppm，防止材料氧化，保證化學(xué)成分和機(jī)械性能。采用緊密CNC數(shù)控系統(tǒng)，保證金屬零件的尺寸和形位精度。分層工藝軟件采用煜宸自主研發(fā)的RC-CAM，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。


△煜宸增材制造裝備健康安全管理軟件:RC-Argus。為提升增材制造裝備系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，有效提升加工精度和工件質(zhì)量，融合三大智能化核心技術(shù)：智能感知的核心元器件綜合信息采集技術(shù)、感知信息分析與故障診斷技術(shù)、設(shè)備故障預(yù)警與自保護(hù)技術(shù)。

LDM2500技術(shù)特點(diǎn)：

• 材料使用范圍廣，可使用不銹鋼、鈦、鎳、鐵基合金等金屬粉末進(jìn)行打��；
• 可進(jìn)行激光熔覆和激光打印等多種加工工藝，真正實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用；
• 粉末利用率高，可減少貴重金屬粉末的消耗。
  

△核心器件——送粉器。送粉器采用中科煜宸自主研發(fā)的RC-PGF-D-2雙料倉負(fù)壓式送粉器，采用載氣式送粉結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)長距離的粉末輸送，是實(shí)施激光加工的輔助設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)激光加工的同步送粉，能滿足激光熔覆和激光快速成型工藝的要求。

△航空航天大尺寸金屬零件——支架



△國產(chǎn)大飛機(jī)C919艙門


國內(nèi)外同類技術(shù)對(duì)比 ：
（1）國外研究機(jī)構(gòu)整體發(fā)展?fàn)顩r，目前國際上激光同步送粉增材制造技術(shù)都是以制備中小尺寸構(gòu)件為主，在超大型整體構(gòu)件制備方面尚未有成熟案例。
（2）國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)整體發(fā)展?fàn)顩r ，南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司，已研制銷售40多臺(tái)套同軸送粉激光增材制造設(shè)備，填補(bǔ)多項(xiàng)國內(nèi)空白（如：第一個(gè)五軸三聯(lián)動(dòng)、最大激光功率、最大成型尺寸），客戶遍及航空航天、科研教育等重要行業(yè)。中科煜宸開發(fā)的高性能激光同步送粉增材制造裝備采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心部件（如加工頭、送粉器、軟件等），研制出了系列化高性能智能化送粉器，可實(shí)現(xiàn)30米長距離穩(wěn)定送粉；成功研發(fā)了3D打印設(shè)備健康管理軟件，保證了3D打印裝備更穩(wěn)定、更健康、更智能。

總體上，我國大尺寸的金屬3D打印裝備技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，逐步達(dá)到我國戰(zhàn)斗機(jī)、國產(chǎn)大飛機(jī)等高端制造的需求，成為航空航天高端制造的利器。