5年生產(chǎn)30余個(gè)型號(hào)1000余件產(chǎn)品，DED發(fā)現(xiàn)之旅 - 揭秘導(dǎo)彈3D打印

來源：格智大講堂

批量生產(chǎn)與首件試制不同，推開實(shí)驗(yàn)室的大門邁進(jìn)生產(chǎn)車間，關(guān)注的就不僅僅是如何打印出一個(gè)合格的工件，而是如何穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)出一批合格的產(chǎn)品。從原材料到成品檢測的全面質(zhì)量管理和持續(xù)不斷的成本優(yōu)化，才是推動(dòng)技術(shù)應(yīng)用從1到N的關(guān)鍵。

△格智學(xué)院專訪中國兵器科學(xué)研究院寧波分院絲材打印中心

副主任子集團(tuán)科技帶頭人、研究員 明珠

視頻內(nèi)容經(jīng)授權(quán)發(fā)布，部分產(chǎn)品畫面因保密要求不得完整展示

導(dǎo)彈由動(dòng)力裝置、制導(dǎo)系統(tǒng)、戰(zhàn)斗部和彈體組成。彈體是導(dǎo)彈的盔甲，它包括彈身、彈翼、尾翼、舵面等部分。鋁合金因?yàn)榫哂休^高的強(qiáng)度和剛度，以及較好的工藝成型性能，通常被用來制造導(dǎo)彈的蒙皮和彈翼，傳統(tǒng)采用鑄造或卷焊工藝進(jìn)行制備。然而鑄造工藝存在內(nèi)應(yīng)力大、變形大、特殊位置容易出現(xiàn)裂紋等問題，且無法響應(yīng)復(fù)雜程度日益增加的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

成立于2017年5月，中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五二研究所（中國兵器科學(xué)研究院寧波分院）絲材打印中心專注于響應(yīng)兵器及三航飛行器、彈箭類產(chǎn)品需求，不斷攻克材料、工藝、裝備等方面的關(guān)鍵技術(shù)，5年間已采用電弧增材制備30余個(gè)型號(hào)1000余件產(chǎn)品，已實(shí)現(xiàn)電弧增材技術(shù)在多個(gè)型號(hào)的小批量生產(chǎn)應(yīng)用及驗(yàn)證。

異形、復(fù)雜、多筋結(jié)構(gòu)電弧增材優(yōu)勢明顯
框架類產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是厚薄差異大，鑄造過程中容易出現(xiàn)開裂。同時(shí)鑄造是完全拘束狀態(tài)內(nèi)應(yīng)力大，從而導(dǎo)致變形大，而電弧增材是自由無拘束狀態(tài)，打印后應(yīng)力小變形小。

結(jié)構(gòu)異形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，鑄造出現(xiàn)缺陷的情況更多，甚至有的缺陷無法探傷，微裂紋可能會(huì)在使用中延展開，產(chǎn)生大問題。采用增材與減材交替復(fù)合加工的方法，可以直接完成大型異形復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的制備，且減少缺陷、減少變形。

傳統(tǒng)焊絲無法滿足電弧增材需要
從材料來說，材料的成分、潔凈度、絲徑均勻程度、表面質(zhì)量等等都至關(guān)重要。對(duì)于絲材電弧增材來說，傳統(tǒng)的焊接絲材無法滿足需要。因?yàn)楹附油�往以連接為目的，比如兩塊板材之間的對(duì)接或角接，更多關(guān)注的是垂直于焊縫方向的二維性能，而3D打印是三維的，需要關(guān)注XYZ三維空間甚至任意角度的性能，都要盡可能同性，而要減小各向異性，就對(duì)絲材成分控制、潔凈度要求極高。而不均勻的絲徑、表面的劃傷、油污、氧化等，都可能造成產(chǎn)品制備過程中的夾渣、氣孔等缺陷，最終影響產(chǎn)品成品的質(zhì)量。

五二所對(duì)材料的經(jīng)驗(yàn)可以追溯到上世紀(jì)90年代，發(fā)展至今已經(jīng)形成從材料開發(fā)、材料制備到產(chǎn)品制備的包括原材料，工藝，裝備，后處理，檢測的完整產(chǎn)業(yè)鏈.

歷經(jīng)六代裝備迭代演進(jìn)
除材料之外，工藝也是控形和控性的關(guān)鍵因素，控形和控性需要打印路徑的合理規(guī)劃，還有熱處理、機(jī)加工等后處理過程中對(duì)變形的控制。

打印工藝也離不開裝備，從第一代“機(jī)器人+焊機(jī)+工作臺(tái)”的簡單配置，到第五代商業(yè)化程度極高的數(shù)字化大型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，到第六代智能化的原位增減復(fù)合裝備，絲材打印中心將多年來積累的工藝實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)融合進(jìn)了生產(chǎn)裝備的不斷迭代之中，目前擁有增材裝備20套，其中鋁合金增材裝備18套，鈦合金增材裝備2套。

電弧增材制造未來“島”
絲材打印中心在未來2-3年內(nèi)會(huì)規(guī)劃建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)智能化工序規(guī)劃及調(diào)度的電弧增材制造工藝“島”，將目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的工藝參數(shù)數(shù)字化、熔滴監(jiān)控?cái)?shù)字化，以及熱處理過程感知等數(shù)字化手段集成其中，用于批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。

進(jìn)一步降低成本推廣民用市場
通過多年的積累，目前基于絲材打印中心的經(jīng)驗(yàn)和評(píng)估，電弧增材技術(shù)在目前導(dǎo)彈殼體小批量打印的場景中，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)與鑄造成本持平甚至更低，從某種程度上顛覆了普遍對(duì)于3D打印技術(shù)成本更高、更適用于研發(fā)試制場景的刻板印象。
未來，隨著裝備、工藝、材料的進(jìn)一步進(jìn)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜多材料、低成本、數(shù)字化、智能化的電弧增材，并將這項(xiàng)技術(shù)大量推廣到民用的市場，是最終的目標(biāo)。

《DED發(fā)現(xiàn)之旅》系列紀(jì)錄片選題報(bào)名長期開放
發(fā)掘應(yīng)用，探索極限，《DED發(fā)現(xiàn)之旅》是由格智學(xué)院策劃并制作的系列行業(yè)科普紀(jì)錄片，通過走進(jìn)DED增材技術(shù)研究與應(yīng)用的現(xiàn)場，與行業(yè)專家深度對(duì)話，讓更多觀眾更加全面地了解DED增材，同時(shí)為DED行業(yè)同仁提供成果展示推廣的平臺(tái)。

選題報(bào)名聯(lián)系：魏璇 18061635313