航天科工三院李志勇：應(yīng)用需求牽引和創(chuàng)新融合發(fā)展

2019年6月28日，激光制造與再制造技術(shù)及應(yīng)用研討會 在北京興基鉑爾曼酒店召開�，F(xiàn)場專業(yè)人士眾多，南極熊3D打印網(wǎng)是本次研討會的合作媒體。


下面是現(xiàn)場速記，或許有些不完美之處，但總體上干貨信息量很大，值得閱讀。

航天科工三院的李志勇研究員，“應(yīng)用需求牽引和創(chuàng)新融合發(fā)展”

李志勇：各位領(lǐng)導(dǎo)，感謝組委會給我這個機會，感覺壓力很大，我演講的是偏應(yīng)用型，跟前面相關(guān)院校機構(gòu)的大咖不一樣，所以對我壓力比較大。今天需要參會的高校和科研機構(gòu)跟我們合作，解決共同面臨的問題。
    第一個問題，發(fā)展歷程是2015年成立的三院增材制造技術(shù)研究應(yīng)用中心。2016年集團內(nèi)部發(fā)展比較快，2016年成立集團增材制造技術(shù)創(chuàng)新中心，來牽頭整個集團的增材制造的發(fā)展。
    其實全集團各個法人單位一百多家，分布在全國的各個地方，我們這個中心主要是非法人的，在三院機構(gòu)做。大量的機構(gòu)分幾個層次，第一個層次，作為中心的一個掛靠單位，下面在湖南航天的一個分中心，還有南京307中心，還有二院的分中心，還有一些單位，這樣一些組織機構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展，產(chǎn)生了專業(yè)產(chǎn)業(yè)化的形態(tài)。
    目前我們中心其實設(shè)備比較雜，為什么說我們選的是應(yīng)用牽引融合發(fā)展，主要是偏向于應(yīng)用這一塊，開始的時候也看到了。另外最近幾年，我們鉑力特等公司，在國內(nèi)做裝備這一塊領(lǐng)頭的企業(yè)，這也充分體現(xiàn)了航天科工發(fā)展的一個理念。另外核心技術(shù)團隊，我們的裝備主要偏金屬材料行業(yè)的應(yīng)用，裝備現(xiàn)在有大概20多臺，還有相關(guān)的設(shè)備，另外核心團隊有10人，研究員3名，博士后1名，博士2名，也歡迎相關(guān)的科研院校給我們輸入更多的人才。
    設(shè)備這一塊不多說，有一些圖片帶回去。另外中心的整個方向還是基礎(chǔ)這一塊，主要是熔化成形以及沉積熔化成形的方面。另外有一些設(shè)計大咖給我們提供了裝備，我們中心也自研了一些，我們也做了一些，但是現(xiàn)在沒對外去交流，只是自用。一方面是從德國進口了一些設(shè)備，價格比較昂貴。第二方面，剛才提到一些過程，同樣的一個設(shè)備，在不同企業(yè)的應(yīng)用，或者不同材料的應(yīng)用，或者同一種材料在不同裝備的使用中反映很多問題，這個一致性還是很差。所以我們要知其所以然，在裝備上不懂的裝備就是這樣的思路，我們要介入這個裝備，但是有多深還是跟我們將來的需求有關(guān)。所以現(xiàn)在我們中心也推出這樣一款設(shè)備，主要是用于我們的自用。另外這樣的機器也在做，這一塊我們推向市場，跟需求相關(guān)。這是第一部分，大概是這樣的情況。
    第二部分，這幾年在航天這一塊，三院的情況給大家做一個匯報。近幾年提出優(yōu)化設(shè)計，也是通過跟傳統(tǒng)工藝結(jié)合，在增材制造方面取得一些成果，包括我們在多族類、多面孔支架以及一些零件，完成1000多個零件精準(zhǔn)制造產(chǎn)品，不同產(chǎn)品通過實驗室的驗證，也為航天制造奠定了更廣泛的基礎(chǔ)。
    這里邊分六個方面跟大家匯報一下。
    第一方面，前面的老師也介紹，飛機上脫敏優(yōu)化的設(shè)計。我們的件跟飛機比起來還是差的，個頭差得比較遠(yuǎn)，這一塊我們第一部分也是優(yōu)化做了一些工作。支架類，這是大體上的也不算中等件的檔次，這是我們做的一些優(yōu)化設(shè)計。這邊是多面體，也是優(yōu)化設(shè)計。還有不同結(jié)構(gòu)、不同狀態(tài)的設(shè)計，這是飛機跟大數(shù)連接，有一個大的飛機�，F(xiàn)在設(shè)計也起到很多的作用，也通過一些大的蜂窩結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計起到了一個作用。
    第二，從功能上有一些設(shè)計，右邊是雷達(dá)。還有它工作的一個方案。
    剛才說這個方面，左手這個部分，蜂窩點陣結(jié)構(gòu)，它現(xiàn)在是兩件，傳統(tǒng)意義上應(yīng)該是四件到一件，里面是五件加上外包的結(jié)構(gòu)，包括再把它焊接成型，后面再成型。現(xiàn)在通過一次點陣結(jié)構(gòu)做出來，后面再配合面做一些疊加，這是從生產(chǎn)成本上包括優(yōu)化的結(jié)構(gòu)上都發(fā)揮了增材制造的作用，這是在今年的個別組提到了小批量生產(chǎn)。如果今年再把它搭載飛行，在增材制造這個大的方面，還是有很大的一個階段性的效益。
    另外，舵軸也是一個比較關(guān)鍵的部件，它原來按照傳統(tǒng)計劃是落實30份來做，包括焊接�，F(xiàn)在因為它要保持內(nèi)部是空心的，要把這個空心的相對尺寸誤差做出來。通過3D打印，現(xiàn)在最終零件的性能和尺寸上都起到了很好的作用。
    第三是大尺寸這一塊，前期的工是跟LMD做的一些工作。我們這一塊后續(xù)逐漸自己做一些探索，我們后續(xù)在鈦合金甚至鋁合金上，都可以做一些工作。但是這個遇到的問題比較多，我們的變形缺陷控制的問題，是我們后續(xù)也要面臨的。我們相對還可以，不管怎么費勁，還是要有一些優(yōu)勢。但是如果做多了，還要解決很多問題。
    這是兩種，LMD與SLM組合的東西，因為它有一個線，上下兩段分開，這是TA15鈦合金的產(chǎn)品，對我們研制起到了作用。這也是一種方式，為了解決這個問題，當(dāng)然我們還是盡量少選用這個組合，當(dāng)然這是從技術(shù)上也是優(yōu)點。
    另外，我們剛才也提到了修復(fù)與再制造的問題，我們在這一塊也做了很好的工作。圖上說的實驗，我們有一些修復(fù)的案例，其實我們這個用量不大，但是起到的作用很關(guān)鍵，尤其在周期緊張的時候發(fā)現(xiàn)了一些問題，用這個方法解決了投產(chǎn)，周期成本各方面效果都起到很大的作用，這一塊技術(shù)點也對我們起到了很好的保障作用，這一塊我們也做了幾次，當(dāng)然這幾次都是在同行單位給我們幫助做成的。另外，后續(xù)在大學(xué)這一塊在裝備后勤保障也確實明確了方向。
    還有就是跟傳統(tǒng)制造工藝融合，因為在總裝單位，這一塊打印，原來這一塊也有經(jīng)濟上的合作，跟傳統(tǒng)工作相比，這是做一個介紹。另外案例很多，其實今年在我們的產(chǎn)品里面，我們現(xiàn)在在前期模型驗證的時候，這個東西雖然技術(shù)不成熟，但是他們做模型的時候還是發(fā)揮了很重要的作用。
    另外我們在標(biāo)準(zhǔn)化方面也在積極推動，因為現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)確實在國內(nèi)包括國際上認(rèn)可得很充分，像傳統(tǒng)工藝應(yīng)用得很廣，我們今年也參與了，包括今年也參與了國標(biāo)的工作，另外我們也參與了各種國標(biāo)的制定，所以希望今后能與各位合作，共同推進標(biāo)準(zhǔn)這一塊的發(fā)展。這是第二點。
    第三部分，想借這個機會跟大家匯報一下，我們將來推進增材制造技術(shù)也好，還是開展產(chǎn)業(yè)化過程也好，我們的一些想法。第一部分，從產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、設(shè)計創(chuàng)新上做文章，我們把這些增材制造的一個先進的優(yōu)點發(fā)揮得更好，這一塊還是同設(shè)計結(jié)合，要加強。剛才王老師他做了增材制造這一塊的工作，對我們這一塊很需要，后續(xù)也可以借鑒航空這一塊的做法。因為我們現(xiàn)在靠一線的制造工藝端去推進，確實難度也比較大，阻力也比較大，如果從設(shè)計上去發(fā)展，這是會起到很好的捷徑，也是明確方向。
    像國外有一些典型的情況，我們也看到了，這些是從設(shè)計這一塊，通過增材制造應(yīng)用起到了明顯的作用。這是GE的一些情況，他把300多件縮小到1件，這確實是設(shè)計很巨大的一個工程。
    另外在材料方面，功能提督，從材料智能制造，從用于增材制造，包括金屬的等等，這些都是我們需求的一個方向。
    標(biāo)準(zhǔn)化，剛才提到了做了一些工作，后續(xù)也是從全過程涉及到處理到檢測，有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上升到集團，再上升到行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)，我們一起推動。
    還有工廠特別關(guān)心這個連續(xù)生產(chǎn)過程質(zhì)量穩(wěn)定性這一塊。包括剛才講到，這兩天使用得比較多一些，包括我們都在做相關(guān)的內(nèi)容。粉末廠家也發(fā)現(xiàn)了一批問題，同樣的一批粉，到不同的單位，可能不同的單位發(fā)現(xiàn)做出來材料的性能和差距還是很大，甚至在一些新的材料應(yīng)用上性能更穩(wěn)定，尤其在軍工的情況下，這種狀況如果解決不了，在批量或者產(chǎn)業(yè)化推動應(yīng)用這一塊困難比較大。所以不管從原材料到制造過程，到后續(xù)的評價或者缺陷的控制上，都是我們要做的一些將來的需求。
    另外金屬這一塊成本高，如果單純替代行業(yè)肯定干不過傳統(tǒng)行業(yè)。現(xiàn)在軍工的型號，可能要選擇增材制造復(fù)雜度如果有點問題，也可以忍受，主要是周期上還是做一個巨大的貢獻。這一塊成本效率方面看，批量化如果做不好，這一塊也是增材產(chǎn)業(yè)技術(shù)上都要面臨的問題，這一塊低成本、裝備、原材料、功能控制上都要發(fā)展。
    另外，我們也自研，現(xiàn)在有很多的設(shè)備，滑雪設(shè)計、光伏設(shè)備等，我們自己也在做了一些設(shè)備。為什么說這個設(shè)備，我們從應(yīng)用方面來看，因為我們應(yīng)用這些設(shè)備就是做自己的產(chǎn)品，但是運用的過程中，發(fā)現(xiàn)我們這些裝備，其實裝備肯定不會瞄準(zhǔn)要做什么，你制定一個東西去做，或者特定的材料。但是現(xiàn)在往往需求端就是想真正把設(shè)備專一化。它是什么材料的合適，你這個設(shè)備要針對這種材料、這種設(shè)備，它有什么結(jié)構(gòu)和功能上的特點，這樣將來才能更適合批量穩(wěn)定化的制造，否則裝備如果都是通用化，現(xiàn)在應(yīng)用端暴露出來的設(shè)備，誰都說自己的設(shè)備還不錯，都說自己的優(yōu)點，但是真正有起來就發(fā)現(xiàn)很多的問題。所以我們將來在增材裝備金屬這一塊，不管是怎么做，我們要結(jié)合自己的產(chǎn)品特色。當(dāng)然，不是一概而論，還是有一些方面，有一些軍工附加值比較高，在某一些產(chǎn)品上，就需要定制，甚至是生產(chǎn)線，或者單一裝備，都是一個方向，這一塊我們?nèi)绻�有興趣可以跟我們一塊研究探討這個事。
    我們有一個產(chǎn)品，如果一旦批量化以后，就每一個部件制造，完全有回報，完全能夠?qū)崿F(xiàn)前期的投入，這也是很好的事情。
    另外我們依托增材制造產(chǎn)品推進相關(guān)的工作，這一塊也是一個問題。因為我們遇到多面的結(jié)構(gòu)，如果再有一個點陣結(jié)構(gòu)，或者是長期儲存情況的一個變化，我們現(xiàn)在也說得不太清楚，行業(yè)如果我們共同制定一些，有點鉆牛角尖的相關(guān)問題的檢測評價標(biāo)準(zhǔn)，還是有問題。因為現(xiàn)在說在線監(jiān)測也好，有的粉末沒融合上，這是一點，我們從照片上，逐層拍照片反饋也好，包括我們現(xiàn)在也沒完成，也不能說每個都拍了照片，后面的件通過X光，把它呈現(xiàn)出來，這是OK的。但是設(shè)計一個產(chǎn)品，如果你在某一塊，因為傳統(tǒng)工藝做了多少年的數(shù)據(jù)樣本，還是足夠支撐。這一塊的檢測我們將來怎么跟實際效率匹配，這是很重要的一個方向，這一塊也提出一個方面的工作。
    另外，剛才也介紹，我們設(shè)計方面的事，設(shè)計現(xiàn)在從傳統(tǒng)意義上，因為增材設(shè)計要做很多的工作量，所以它設(shè)計有一些也不是特別大的變化，也不愿意五按照增材制造的理念設(shè)計，這一塊信息化平臺上也是共同面對的，現(xiàn)在也有一些在做，西門子等公司都在做這件事。
    另外自動化做得比較多一些，這是單臺設(shè)備智能化也是比較高的，所以它將來在生產(chǎn)線工廠單位，工廠肯定將來的規(guī)�；�、智能化、增材制造線也好，還是工廠也好，這是必須面對發(fā)展的一個方向，這一塊如果將來我們單元、線能夠具備的情況下，航天這一塊還是想推進這個方面。當(dāng)然，我說定制設(shè)備其實就是一條線，我們現(xiàn)在也想，現(xiàn)在其實我們3D打印有好多是金屬這一塊從傳統(tǒng)鑄造而來，為什么很成熟，量也很大，產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也很大，但是如果將來制造技術(shù)出來以后，我們從它的工序上，它少了什么，從工業(yè)用的環(huán)節(jié)很多，從模具到材料，到后面的再檢測，再各種來回反復(fù)，鏈條很長。增材制造就把成型這一塊解決了，其他的流程也有一些，材料檢測這一塊也有，就是把模具少了一個環(huán)節(jié)。將來其實在增材制造智能線以后，我覺得我們還是考慮一點，因為現(xiàn)在需要我們資金鏈比較大，我們還是想封閉，封閉在一個線，或者某一個工廠去做。從材料看可以省事。從打印開始，到后面直接出產(chǎn)品，這一塊是一個封閉期，對工廠的需求比較大。因為現(xiàn)在3D打印產(chǎn)品出來以后，這個單位不具備，就去另一個單位做。包括切割，包括五所的檢測處理，這些最后需要檢測，這些也需要很多的工具。包括現(xiàn)在的企業(yè)也沒有把它全部分散下去做，所以其實還是耗費了很多的一些資源，這一塊將來對我們來說也是一個方向。
    最后就是我們在增材制造方面，我們還是開放，本身增材制造就是創(chuàng)新，我覺得未來制造不是傳統(tǒng)制造能做什么，我們從工廠來說，客戶需要什么樣的產(chǎn)品，我如何給他提供一個最適合、最便宜、效率最高的方法，我們還是把技術(shù)融合在一塊，而不是單獨現(xiàn)在搞增材，他說增材好。原來覺得這個便宜，將來大基礎(chǔ)，大數(shù)據(jù)融合，制造機制單點研究還是很重要，但是我們?nèi)诤显谝粔K要作為一個綜合的制造的基礎(chǔ)來做，這也不能單純說增材或者減材，這也要一塊融合一下。
    另外，我們的設(shè)備也給國內(nèi)的各個廠家都用一些，我們跟國內(nèi)的相關(guān)單位一起開展合作，這是我們產(chǎn)業(yè)布局的一個規(guī)劃，這一塊不管是材料還是裝備，我們都希望跟廣泛的同行業(yè)去合作，這一塊是表個態(tài)。
    最后總結(jié)一下，我們增材制造前幾年快速發(fā)展，這幾年熱乎勁下降了一些，但是未來還是有一個可期待，這兩年我們團隊要做一些技術(shù)的儲備工作�，F(xiàn)在同行見了基本都認(rèn)識，包括前兩天鉑力特成功過會，朋友圈不管是祝賀還是什么，就跟自己家有喜事了一樣，這一塊希望我們共同做大蛋糕，需要增材制造把蛋糕做大，后續(xù)我們還會跟大家有很好的合作，隨時跟大家合作來共同探討怎么推進增材制造的發(fā)展。我的報告就到這，謝謝大家。

激光制造與再制造技術(shù)及應(yīng)用研討會 介紹

會議以激光技術(shù)、增材制造及再制造相關(guān)光電技術(shù)為主題，針對航空航天交通領(lǐng)域高質(zhì)量復(fù)雜產(chǎn)品的全產(chǎn)業(yè)鏈以及全壽命維護等迫切需求，開展面向增材制造及再制造的設(shè)計、材料、工藝及裝備、檢測以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等相關(guān)光電技術(shù)應(yīng)用研討，提升增材制造及再制造技術(shù)的數(shù) 字化、智能化、高穩(wěn)定能力，驅(qū)動中國制造高質(zhì)量發(fā)展。

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式形成歷史性交匯，為我國實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略提供了難得的重大機遇。制造業(yè)是創(chuàng)新驅(qū)動的主戰(zhàn)場，推動制造業(yè)先進性發(fā)展，是扭轉(zhuǎn)制造業(yè)低質(zhì)低效、重塑產(chǎn)業(yè)競爭力，實現(xiàn)新舊動能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵所在。大力發(fā)展先進制造業(yè)，是加快制造強國建設(shè)步伐，加速推動經(jīng)濟發(fā)展由數(shù)量和規(guī)模擴張向質(zhì)量和效益提升轉(zhuǎn)變的重要途徑，以實際行動貫徹落實黨的十九大精神的具體體現(xiàn)。

主辦單位：
中國光學(xué)工程學(xué)會
北京亦莊國際投資發(fā)展有限公司
承辦單位：
國際激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用協(xié)同聯(lián)盟
再制造技術(shù)國家級重點實驗室
高能束流加工技術(shù)國家級重點實驗室
增材制造航空科技重點實驗室
高能束流增量制造工藝及裝備北京市重點實驗室

會議網(wǎng)址https://b2b.csoe.org.cn/meeting/show-48.html