中國(guó)商飛張嘉振主任：大型民機(jī)增材制造技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐與發(fā)展

2020年8月20日-21日，中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展蕪湖（繁昌）高峰論壇暨2020年中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)年會(huì)在安徽蕪湖市舉行，此次年會(huì)由工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心、安徽省經(jīng)濟(jì)和信息化廳、蕪湖市人民政府指導(dǎo)，中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦，繁昌縣人民政府協(xié)辦，南極熊作為支持媒體對(duì)本次會(huì)議進(jìn)行了直播。

中國(guó)商飛增材制造技術(shù)應(yīng)用研究中心主任、中國(guó)商飛北研中心副總設(shè)計(jì)師張嘉振

在“中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展蕪湖（繁昌）高峰論壇”上，中國(guó)商飛增材制造技術(shù)應(yīng)用研究中心主任、中國(guó)商飛北研中心副總設(shè)計(jì)師張嘉振先生發(fā)表主旨演講，演講題目是《大型民機(jī)增材制造技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐與發(fā)展》。以下是本場(chǎng)演講的現(xiàn)場(chǎng)速記，經(jīng)大會(huì)組委會(huì)授權(quán)發(fā)布，希望對(duì)國(guó)內(nèi)關(guān)注大型民機(jī)的讀者有所啟發(fā)。

△視頻：張嘉振《大型民機(jī)增材制造技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐與發(fā)展》

張嘉振：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同仁，上午好！感謝工信部組織這樣的會(huì)議，給我一個(gè)機(jī)會(huì)給大家作大型民機(jī)增材制造技術(shù)應(yīng)用的匯報(bào)。我來(lái)自中國(guó)商飛。

中國(guó)商飛公司對(duì)增材制造很重視，我們?cè)?017年在北京成立了增材制造中心，還有設(shè)計(jì)院、研究院、制作所創(chuàng)造產(chǎn)學(xué)研的平臺(tái)。技術(shù)工作體系，我們有個(gè)理事會(huì)，由各個(gè)二級(jí)單位組成。

增材制造技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用、預(yù)研實(shí)踐還有應(yīng)用適航思路和發(fā)展思路。

增材制造技術(shù)不主要介紹了，我們主要感興趣的是航空這方面，民用飛機(jī)一個(gè)是波音公司、空客公司還有發(fā)動(dòng)機(jī)是GE公司，構(gòu)成民用飛機(jī)的很重要的領(lǐng)域，這些公司已經(jīng)做3D打印的工程，比較先進(jìn)的應(yīng)用在飛機(jī)上。在2017年，走過(guò)一個(gè)適航，當(dāng)然時(shí)間不是太長(zhǎng)，空客公司做的很多實(shí)踐，2012年只有一臺(tái)增材制造設(shè)備，到2018年每月有30-35噸的增材制造零件被裝在飛機(jī)上，當(dāng)然增材制造零件在會(huì)上強(qiáng)調(diào)的比較多的是金屬，但是它有復(fù)合材料。GE公司做得比較多，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)最早使用了，它收購(gòu)了幾家世界最好的3D打印公司，所以GE公司在這方面走得比較前面。它比較顯著的成功是有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴，實(shí)行輕量化的生產(chǎn)，并且取得非常好的經(jīng)濟(jì)效益，這是一個(gè)里程碑式的意義，不僅走完了航空試航，而且走完了輕量化生產(chǎn)，這意味著什么？一般3D打印小規(guī)模生產(chǎn)是比較有優(yōu)勢(shì)的，但是GE通過(guò)實(shí)踐證明它在大規(guī)模生產(chǎn)上作成本方面也是有優(yōu)勢(shì)的，這是比較具有里程碑式的意義。實(shí)際上中國(guó)商飛在增材制造做了很多努力，我們做得比較早，我們培養(yǎng)了一家上市公司，培養(yǎng)了一名院士。中國(guó)商飛在3D打印實(shí)踐中比較早，1978年以前已經(jīng)做這件事，但是目前為止沒(méi)有任何一個(gè)3D打印在飛機(jī)上使用，飛機(jī)本身沒(méi)有走過(guò)適航論證，所以沒(méi)有一架飛機(jī)上有任何的3D打印零件。這個(gè)公司的技術(shù)要求和其他公司不太一樣，剛才講航空航天、醫(yī)療應(yīng)用比較大，但是我們公司沒(méi)有，為什么沒(méi)有？我們所用的每一個(gè)零件要求質(zhì)量安全性是非常高的，設(shè)計(jì)一個(gè)零件是按照10的負(fù)9次方，波音737的一個(gè)飛機(jī)失事了兩次，現(xiàn)在這個(gè)公司受到極大的損失，所以我們十分重視安全性，而且哪個(gè)用在飛機(jī)上也不是我們公司說(shuō)了算，所以我們這款飛機(jī)有獨(dú)特性，它不僅僅是一個(gè)高端復(fù)雜的產(chǎn)品，還是一個(gè)高端復(fù)雜的商品，我們是一個(gè)商用飛機(jī)，是在國(guó)際上要和歐美平等競(jìng)爭(zhēng)的，一個(gè)是考慮安全性，另外考慮經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然我們也做了很多實(shí)踐，目前為止有各種各樣的零件在飛機(jī)上，包括金屬的、塑料的，常規(guī)件、非常規(guī)件，在預(yù)演方面展開(kāi)了大量工作。

這是我們的例子，實(shí)際上增材制造很多沒(méi)有起到廣泛應(yīng)用還是在設(shè)計(jì)角度沒(méi)有做好，傳統(tǒng)工藝怎么做我現(xiàn)在還是怎么做，提高性能、減少成本，我們能不能按照增材制造的理論、這種思路設(shè)計(jì)一款更好的飛機(jī)？這是非常重要的。而且中國(guó)商飛的使用是拉動(dòng)整個(gè)國(guó)家的產(chǎn)業(yè)鏈，一臺(tái)民用飛機(jī)是比較大的，一臺(tái)飛機(jī)幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)的零件。這是我們的一些例子，產(chǎn)生各種各樣的應(yīng)用，比如進(jìn)行減重，如果一個(gè)飛機(jī)減去一公斤的重量，一公斤省掉三四十萬(wàn)，如果能減重一公斤那是非常大的好處。這是和很多學(xué)校進(jìn)行各種各樣的嘗試。另外從目前看起來(lái)，很多同志也講了，3D打印大家有很多疑問(wèn)，因?yàn)榇_實(shí)打印出來(lái)里面有一些孔洞等各種各樣的缺陷，但是總的來(lái)說(shuō)3D打印有很大前景。飛機(jī)上有一個(gè)很重要的零件是考慮疲勞，疲勞性從這個(gè)數(shù)據(jù)上也可以看到，現(xiàn)在的問(wèn)題是不穩(wěn)定，如果出現(xiàn)問(wèn)題很難使用民機(jī)上，所以還需要很多的工作，3D打印能不能把質(zhì)量通過(guò)工藝流程控制得非常穩(wěn)定，為什么航空還沒(méi)有用得上，高質(zhì)量、穩(wěn)定性做得還不夠好。

當(dāng)然我們的總體思想就是中國(guó)商飛包括系統(tǒng)功能件這些壞了不會(huì)導(dǎo)致失事，如果我們需要走很多的適航條款，每個(gè)適航條款，為什么民航采用新材料比較艱難？因?yàn)閾Q一種材料有無(wú)窮多的試驗(yàn)，需要很多的錢(qián)和精力以及時(shí)間來(lái)做這個(gè)事，但是我們會(huì)堅(jiān)定不移地往前推，先從一些裝飾件到功能件，再到次承力件到主承力件，最后進(jìn)行全機(jī)優(yōu)化。另外考慮各種新型的材料包括能不能專(zhuān)門(mén)使用3D打印的材料，這兩個(gè)能做好了話就能帶來(lái)巨大的好處。所以最重要的是兩個(gè)事：一個(gè)是做穩(wěn)定了能夠走入適航，能夠確實(shí)達(dá)到經(jīng)濟(jì)性，這是我們和其他的航天科技部一樣的點(diǎn)，我們要安全，還要精進(jìn)。中國(guó)商飛的核心業(yè)務(wù)是做適航做設(shè)計(jì)，大規(guī)模批量生產(chǎn)是一個(gè)目標(biāo)。

關(guān)于適航，商飛搞了七八年，我們做得很早，我們?yōu)槭裁催t遲一個(gè)3D打印零件都沒(méi)有上到飛機(jī)上？主要是對(duì)適航的安全性的考慮持非常謹(jǐn)慎的態(tài)度，但是今年適航的思路比較清楚了，我們提出一整套的適航思路，預(yù)計(jì)今年年底可以把裝到飛機(jī)上的零件走完適航流程。有一架飛機(jī)是明年7月1日建黨一百周年作為獻(xiàn)禮。適航通過(guò)，我們會(huì)有一批一批的零件用到飛機(jī)上，飛機(jī)上有上百萬(wàn)個(gè)零件，90%零件是金屬零件，復(fù)合材料不占到10%。適航條款也比較復(fù)雜，不詳細(xì)介紹，這是我們必須滿(mǎn)足的約束和要求。

很多同志講規(guī)范，規(guī)范很重要，要講各種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，實(shí)際民營(yíng)航空的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是最嚴(yán)格的，從原材料到打印出來(lái)的材料到零件到工藝控制都需要進(jìn)行一系列的工作，必須滿(mǎn)足各種各樣的條款。

另外中國(guó)民航局的適航條款遵循的是25部，總的這25部從美國(guó)FA25部和FR25部幾乎是100%超過(guò)了，到目前為止中國(guó)飛了這么的飛機(jī)，我們沒(méi)有一條條款是自己民航局做的。所以增材制造給我們提供非常好的機(jī)會(huì)，我們也和民航局準(zhǔn)備修改25部中增材制造，我們要自己寫(xiě)，自己寫(xiě)得有自己的東西，這樣就可以限制歐洲的空客公司和美國(guó)的波音公司，這也是具有歷史性意義的一件事，民航局現(xiàn)在也在大力推進(jìn)這個(gè)事。另外增材制造是一個(gè)特性技術(shù)，將來(lái)和5G、區(qū)塊鏈技術(shù)會(huì)進(jìn)行結(jié)合，會(huì)改變整個(gè)供應(yīng)商的生產(chǎn)模式，包括和云計(jì)算等進(jìn)行結(jié)合，前景非常廣闊。

我的匯報(bào)就這些。