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

2020年8月20日-21日，中國增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展蕪湖（繁昌）高峰論壇暨2020年中國增材制造產(chǎn)業(yè)年會在安徽蕪湖市舉行，此次年會由工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心、安徽省經(jīng)濟和信息化廳、蕪湖市人民政府指導(dǎo)，中國增材制造產(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本次會議進行了直播。

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

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

△視頻：張嘉振《大型民機增材制造技術(shù)應(yīng)用實踐與發(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議，給我一個機會給大家作大型民機增材制造技術(shù)應(yīng)用的匯報。我來自中國商飛。

中國商飛公司對增材制造很重視，我們在2017年在北京成立了增材制造中心，還有設(shè)計院、研究院、制作所創(chuàng)造產(chǎn)學(xué)研的平臺。技術(shù)工作體系，我們有個理事會，由各個二級單位組成。

增材制造技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用、預(yù)研實踐還有應(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，民用飛機一個是波音公司、空客公司還有發(fā)動機是GE公司，構(gòu)成民用飛機的很重要的領(lǐng)域，這些公司已經(jīng)做3D打印的工程，比較先進的應(yīng)用在飛機上。在2017年，走過一個適航，當(dāng)然時間不是太長，空客公司做的很多實踐，2012年只有一臺增材制造設(shè)備，到2018年每月有30-35噸的增材制造零件被裝在飛機上，當(dāng)然增材制造零件在會上強調(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)動機最早使用了，它收購了幾家世界最好的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發(fā)動機噴油嘴，實行輕量化的生產(chǎn)，并且取得非常好的經(jīng)濟效益，這是一個里程碑式的意義，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)勢的，但是GE通過實踐證明它在大規(guī)模生產(chǎn)上作成本方面也是有優(yōu)勢的，這是比較具有里程碑式的意義。實際上中國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。中國商飛在3D打印實踐中比較早，1978年以前已經(jīng)做這件事，但是目前為止沒有任何一個3D打印在飛機上使用，飛機本身沒有走過適航論證，所以沒有一架飛機上有任何的3D打印零件。這個公司的技術(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，但是我們公司沒有，為什么沒有？我們所用的每一個零件要求質(zhì)量安全性是非常高的，設(shè)計一個零件是按照10的負9次方，波音737的一個飛機失事了兩次，現(xiàn)在這個公司受到極大的損失，所以我們十分重視安全性，而且哪個用在飛機上也不是我們公司說了算，所以我們這款飛機有獨特性，它不僅僅是一個高端復(fù)雜的產(chǎn)品，還是一個高端復(fù)雜的商品，我們是一個商用飛機，是在國際上要和歐美平等競爭的，一個是考慮安全性，另外考慮經(jīng)濟性。當(dāng)然我們也做了很多實踐，目前為止有各種各樣的零件在飛機上，包括金屬的、塑料的，常規(guī)件、非常規(guī)件，在預(yù)演方面展開了大量工作。

這是我們的例子，實際上增材制造很多沒有起到廣泛應(yīng)用還是在設(shè)計角度沒有做好，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)計一款更好的飛機？這是非常重要的。而且中國商飛的使用是拉動整個國家的產(chǎn)業(yè)鏈，一臺民用飛機是比較大的，一臺飛機幾十萬甚至上百萬的零件。這是我們的一些例子，產(chǎn)生各種各樣的應(yīng)用，比如進行減重，如果一個飛機減去一公斤的重量，一公斤省掉三四十萬，如果能減重一公斤那是非常大的好處。這是和很多學(xué)校進行各種各樣的嘗試。另外從目前看起來，很多同志也講了，3D打印大家有很多疑問，因為確實打印出來里面有一些孔洞等各種各樣的缺陷，但是總的來說3D打印有很大前景。飛機上有一個很重要的零件是考慮疲勞，疲勞性從這個數(shù)據(jù)上也可以看到，現(xiàn)在的問題是不穩(wěn)定，如果出現(xiàn)問題很難使用民機上，所以還需要很多的工作，3D打印能不能把質(zhì)量通過工藝流程控制得非常穩(wěn)定，為什么航空還沒有用得上，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商飛包括系統(tǒng)功能件這些壞了不會導(dǎo)致失事，如果我們需要走很多的適航條款，每個適航條款，為什么民航采用新材料比較艱難？因為換一種材料有無窮多的試驗，需要很多的錢和精力以及時間來做這個事，但是我們會堅定不移地往前推，先從一些裝飾件到功能件，再到次承力件到主承力件，最后進行全機優(yōu)化。另外考慮各種新型的材料包括能不能專門使用3D打印的材料，這兩個能做好了話就能帶來巨大的好處。所以最重要的是兩個事：一個是做穩(wěn)定了能夠走入適航，能夠確實達到經(jīng)濟性，這是我們和其他的航天科技部一樣的點，我們要安全，還要精進。中國商飛的核心業(yè)務(wù)是做適航做設(shè)計，大規(guī)模批量生產(chǎn)是一個目標。

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3D打印零件都沒有上到飛機上？主要是對適航的安全性的考慮持非常謹慎的態(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)計今年年底可以把裝到飛機上的零件走完適航流程。有一架飛機是明年7月1日建黨一百周年作為獻禮。適航通過，我們會有一批一批的零件用到飛機上，飛機上有上百萬個零件，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，不詳細介紹，這是我們必須滿足的約束和要求。

很多同志講規(guī)范，規(guī)范很重要，要講各種標準和規(guī)范，實際民營航空的標準規(guī)范是最嚴格的，從原材料到打印出來的材料到零件到工藝控制都需要進行一系列的工作，必須滿足各種各樣的條款。

另外中國民航局的適航條款遵循的是25部，總的這25部從美國FA25部和FR25部幾乎是100%超過了，到目前為止中國飛了這么的飛機，我們沒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會，我們也和民航局準備修改25部中增材制造，我們要自己寫，自己寫得有自己的東西，這樣就可以限制歐洲的空客公司和美國的波音公司，這也是具有歷史性意義的一件事，民航局現(xiàn)在也在大力推進這個事。另外增材制造是一個特性技術(shù)，將來和5G、區(qū)塊鏈技術(shù)會進行結(jié)合，會改變整個供應(yīng)商的生產(chǎn)模式，包括和云計算等進行結(jié)合，前景非常廣闊。

我的匯報就這些。