中國航天報：“打印”出來的發(fā)動機奇跡——31所增材制造發(fā)展側(cè)記

2023年12月21日，《中國航天報》一版刊發(fā)題為《“打印”出來的發(fā)動機奇跡——中國航天科工三院31所增材制造發(fā)展側(cè)記》通訊文章，報道了31所搶抓先機、探索實踐，在增材制造這一新興領(lǐng)域中屢獲突破的事跡。

一米余長的專用存放箱里，銀白色的發(fā)動機零部件渾然一體，看不到絲毫焊縫的痕跡，幾乎可以用“完美”來形容。這是31所增材制造技術(shù)的應(yīng)用成果，它更為人熟知的名字是3D打印技術(shù)，即采用粉末材料逐漸累加的方法來制造實體零件。

2012年，31所搶抓先機，緊跟國際先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展態(tài)勢，規(guī)劃布局增材制造專業(yè)發(fā)展。11年過去，該所依托于技術(shù)創(chuàng)新，在發(fā)動機制造上屢屢取得突破，增材制造應(yīng)用水平已經(jīng)位居全國領(lǐng)先行列，“打印”出一片令人驚嘆的工藝振興景象。

型號需求牽引技術(shù)進(jìn)步

噴油支板是發(fā)動機燃油系統(tǒng)中的關(guān)鍵零件之一，內(nèi)部分布著復(fù)雜的流道。燃油在輸送至噴油支板時，首先經(jīng)過流道冷卻壁面，再噴出參與發(fā)動機燃燒。

這個不足手掌大小的零件，過去卻是生產(chǎn)的“老大難”：內(nèi)部流道的加工難以一步到位，工藝人員需要先在兩端打出穿絲孔，通過線切割切出流道，再進(jìn)一步焊接。這種方式非但費時費力，還極易在打孔時出現(xiàn)錯串，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。

而現(xiàn)在，產(chǎn)品加工周期縮短80%，生產(chǎn)成本降低60%，合格率也有了顯著提升。流道形狀不再受到限制，可以按需制造成彎斜樣式，以實現(xiàn)更好的冷卻效果。這些變化，都是由增材制造技術(shù)創(chuàng)造的“奇跡”。

“奇跡”的誕生并非一帆風(fēng)順。增材制造技術(shù)引入之初，發(fā)展尚不成熟。對于31所而言，這一新興技術(shù)非但不是“天降神兵”，反而意味著重重挑戰(zhàn)。

“我們使用設(shè)備加工零部件時，一般會有相關(guān)說明書以供查閱，即便遇到問題也可以咨詢設(shè)備商。但剛剛引入增材制造技術(shù)的時候，很多問題連廠家也沒遇到過，只能依靠我們自己在試驗中不斷總結(jié)經(jīng)驗�！痹霾闹圃熘行鸟R主任回憶道。

面對技術(shù)關(guān)卡，是就此停滯，還是敢為人先？經(jīng)過不斷嘗試，31所不僅成功找到最優(yōu)方案，彌補了裂紋變形、融合不良等過去存在的缺陷，還通過實踐增長了經(jīng)驗和創(chuàng)意，引領(lǐng)增材制造技術(shù)向大型零部件制造進(jìn)發(fā)。

如今，增材制造中心以型號需求為牽引，圍繞航天發(fā)動機零部件制造難題，突破了多項關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)百余種復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件增材制造成形。

建成完整的產(chǎn)業(yè)鏈

邁過最為困難的起步階段，增材制造技術(shù)應(yīng)用在31所逐漸呈現(xiàn)如火如荼之勢。

“所里一直有一個講法，叫‘兩頭在內(nèi)，中間在外，關(guān)鍵在手’。設(shè)計和總裝在所內(nèi)完成，中間的部件可以在外面生產(chǎn)制造，但是關(guān)鍵技術(shù)要把握在手里。”馬主任介紹道，發(fā)動機的零部件繁雜，重要的是在產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的管理上，必須具備一定的生產(chǎn)能力。

2021年，31所開始布局產(chǎn)線，推動增材制造自主生產(chǎn)。成立增材制造中心，主要負(fù)責(zé)匹配研制；積極與地方政府合作，建立示范線來探索批量生產(chǎn)。由此，31所基本形成一條完整的增材制造產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)全流程快速集成制造能力建設(shè)。

“在這個過程中，國家給我們提供了非常大的支持，為提升國產(chǎn)化程度解決了‘臨門一腳’�！瘪R主任歷數(shù)道，2019年至今，增材制造中心牽頭承擔(dān)多項國家級課題，作為主要參研單位參與各級重點研發(fā)計劃等十余項項目。

在國家大力助推下，增材制造技術(shù)迎來高速發(fā)展。瀘州產(chǎn)線在2021年下半年開始投產(chǎn)，今年已經(jīng)進(jìn)入滿負(fù)荷生產(chǎn)；蘇州廠房已啟動建造，產(chǎn)線預(yù)計在明年年底投入運營。

“趴”在車間，叫都叫不走

推動技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的過程中，人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。在增材制造中心，一批懂技術(shù)、愛鉆研的年輕骨干已經(jīng)成長起來，用勤奮和熱愛踐行著航天精神。

32歲的張組長從2019年開始接觸增材制造技術(shù)。當(dāng)時，相關(guān)的教程資料尚不完備，他便利用每天晚上的空余時間自己琢磨：軟件里面有哪些支撐參數(shù)？分別起到什么作用？編輯之后會生成怎樣的結(jié)構(gòu)？

從零開始，他在試錯中摸索前進(jìn)。幾個月下來，他基本掌握了軟件上的所有命令。

“我那時候每周都會跟馬主任溝通學(xué)習(xí)進(jìn)度，我們對新技術(shù)都很癡迷。”張組長笑道。這份癡迷的勁頭體現(xiàn)在增材制造中心每個人身上，瀘州產(chǎn)業(yè)園區(qū)負(fù)責(zé)人曾這樣感嘆：“你們31所過來出差的人一個個都愛‘趴’在車間，叫都叫不走�！�

正是由于這份癡迷，團(tuán)隊參加今年國家級增材制造技能大賽的4人全部獲得名次，其中張組長更是獲得一等獎，將被授予全國技術(shù)能手稱號。

借助職業(yè)技能競賽平臺，以賽促學(xué)、以賽促訓(xùn)，團(tuán)隊成員在實踐工作中不斷打磨技藝，面向先進(jìn)動力制造的應(yīng)用型技能人才隊伍已初具規(guī)模。

看似輕松“打印”出來的發(fā)動機奇跡，實則由航天人的創(chuàng)新、敢為和奮斗編織而成，增材制造這一新興技術(shù)在航天領(lǐng)域被激發(fā)出無限魅力。


來源：中國航天報、中國航天科工三院31所