世界第四大軍工廠采用3D打印技術(shù)制造B-21“突襲者”隱身轟炸機(jī)

南極熊獲悉，加利福尼亞當(dāng)?shù)貢r間2022年12月2日，世界第四大軍工廠諾斯洛普·格魯門公司(Northrop Grumman)和美國空軍首次公開展示B-21“突襲者”隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)。該戰(zhàn)機(jī)是全領(lǐng)域先進(jìn)數(shù)字制造技術(shù)的奇跡，成為一種可見和靈活的核三位一體威懾力量。它專為為美國空軍設(shè)計(jì)，以滿足該國未來對復(fù)雜任務(wù)的需求。

△B-21的揭幕儀式在諾斯羅普格魯曼公司的帕姆代爾工廠舉行

眾所周知，諾斯羅普格魯曼公司已將3D打印技術(shù)列為關(guān)鍵支持技術(shù)的首位。它是公司先進(jìn)制造戰(zhàn)略的核心，該公司在3D打印領(lǐng)域的投資逐年持續(xù)增長，僅從外部供應(yīng)商處采購的零件就超過7000萬美元（約4.87億人民幣）。

B-21計(jì)劃屬于超級機(jī)密項(xiàng)目。自2015年授予合同以來，諾斯羅普格魯曼公司組建了一支全國性的團(tuán)隊(duì)來設(shè)計(jì)、測試和建造這種世界上最先進(jìn)的轟炸機(jī)之一。據(jù)悉，B-21是該公司采用開創(chuàng)性的數(shù)字工程和先進(jìn)制造技術(shù)的工業(yè)產(chǎn)物。

△諾斯羅普格魯曼公司3D打印制造研究員Eric Barnes

關(guān)于在3D打印技術(shù)上的持續(xù)投入
不久前，諾斯羅普格魯曼公司3D打印制造研究員Eric Barnes表示：“自2005年以來，我們的航空平臺一直在使用3D打印零部件。我們的飛行器上總共有大約5000個3D打印部件�！�

在公司任職32年期間，Barnes領(lǐng)導(dǎo)了多種航空航天飛行器上聚合物和金屬3D打印制造的開發(fā)、實(shí)施和戰(zhàn)略，運(yùn)用了超過36年的材料、工藝和制造研發(fā)、實(shí)施、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)支持方面的經(jīng)驗(yàn)，特別是航空航天應(yīng)用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)方面的專業(yè)知識。

B-21開發(fā)目的，旨在為美國空軍提供遠(yuǎn)程、高生存能力和任務(wù)有效載荷的靈活性。為了做到這一點(diǎn)，該飛機(jī)必須具備良好的“隱身”性能，必須能夠穿透世界上任何地方最堅(jiān)固的防御系統(tǒng)以進(jìn)行精確打擊。諾斯羅普格魯曼公司表示，這些先進(jìn)的隱身能力是通過該公司先進(jìn)的制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗麄儾粩嗤七M(jìn)技術(shù)進(jìn)步，采用新的制造技術(shù)和材料來確保B-21能夠擊敗它將面臨的反介入和區(qū)域拒止系統(tǒng)。

該公司表示，先進(jìn)制造涉及為滿足特定目標(biāo)而設(shè)計(jì)的材料。例如，在某些情況下，您可能需要耐用的材料，而在其他情況下，您可能會優(yōu)先考慮靈活性。在航空航天領(lǐng)域，工程師根據(jù)許多因素評估材料，例如處理極端溫度和靜電放電的能力。

△六架B-21在加利福尼亞州帕姆代爾的工廠處于最后的組裝和測試階段

B-21運(yùn)用多材料3D打印等技術(shù)手段？
Barnes進(jìn)一步解釋“我們在我們的產(chǎn)品中使用五種不同的3D打印材料，在考慮加工時會更多�！彼�補(bǔ)充道，他們正在調(diào)查尚未公布的其它材料。這些材料包括ESD PEKK，計(jì)劃通過HexAM 3D打印，這是一種在EOS機(jī)器上改進(jìn)的SLS技術(shù)，由Hexcel提供。ESD PEKK能夠使用不連續(xù)的碳纖維生產(chǎn)耗電部件，這在不能將靜電消散到地面的飛機(jī)中特別有用。

工程師根據(jù)他們的設(shè)計(jì)要求擁有多種選擇。Barnes說：“材料的選擇取決于要求和成本效益。對于許多應(yīng)用來說，聚合物是一種具有成本效益的選擇，但在超音速飛機(jī)等溫度超過300華氏度的情況下，鈦等金屬通常是正確的選擇�！�

先進(jìn)制造的另一個重要方面是數(shù)字組件。B-21被認(rèn)為是“數(shù)字轟炸機(jī)”。為了構(gòu)建它，諾斯羅普格魯曼公司使用了先進(jìn)的智能軟件、先進(jìn)的制造技術(shù)和數(shù)字工程工具來幫助該飛機(jī)的研發(fā)速度。目前，共有六架B-21在加利福尼亞州帕姆代爾的工廠處于最后組裝和測試階段。

總結(jié)：該公司從3D打印火箭發(fā)動機(jī)到使用先進(jìn)材料生產(chǎn)飛機(jī)零件，已在增材制造領(lǐng)域投資超過7000萬美元，目前該公司的航空平臺中集成了約5000多個3D打印零件，全部由中小型供應(yīng)商和合作伙伴生產(chǎn)。同時，該公司目前還與多所大學(xué)和學(xué)院合作。