我國成功實(shí)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下電子束3D打印

據(jù)科技日報(bào)2025年4月份報(bào)道，近日，中國航空制造技術(shù)研究院高能束流發(fā)生器實(shí)驗(yàn)室傳來振奮人心的消息，我國在模擬微重力環(huán)境下成功實(shí)現(xiàn)了 “太空級” 3D 打印技術(shù)突破，這一重大成果標(biāo)志著我國在航空航天制造領(lǐng)域取得了關(guān)鍵性進(jìn)展，在高端增材制造方面已具備強(qiáng)大的國際競爭力。

實(shí)驗(yàn)過程中，一臺尺寸約兩米見方的 3D 打印機(jī)成功制造出一件精密鈦合金結(jié)構(gòu)件。該設(shè)備未來極有希望成為我國 “太空制造” 中的核心技術(shù)裝備，助力我國在太空探索與開發(fā)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多突破。在此之前，相關(guān)技術(shù)長期被國外壟斷，我國科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)艱苦鉆研，成功攻克了電源負(fù)載阻抗匹配難、束流功率小等一系列技術(shù)難題，自主研發(fā)出壽命長、功率大的冷陰極電子槍，并將其成功應(yīng)用于多個(gè)高端制造領(lǐng)域。

據(jù)了解，中國航空制造技術(shù)研究院的團(tuán)隊(duì)成功研制出基于冷陰極電子槍的 3D 打印設(shè)備，該設(shè)備在地面測試時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)超過 1000 小時(shí)的穩(wěn)定熔絲成形，穩(wěn)定性與可靠性極高。為滿足太空應(yīng)用的特殊需求，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步攻堅(jiān)克難，成功解決了設(shè)備小型化和輕量化的設(shè)計(jì)難題，最終開發(fā)出適用于太空的冷陰極電子槍 3D 打印原理樣機(jī)。值得一提的是，該樣機(jī)體積僅為地面使用設(shè)備的四分之一，大大降低了發(fā)射成本，為未來太空制造任務(wù)的開展提供了有力支持。

中國航空制造技術(shù)研究院自 1957 年成立以來，始終專注于航空材料、制造工藝及專用裝備等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用技術(shù)研發(fā)與工程轉(zhuǎn)化工作，隸屬于中國航空工業(yè)集團(tuán)有限公司。多年來，研究院為我國新型飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈等航空裝備的研制以及航空工廠的技術(shù)改造提供了大量先進(jìn)的制造技術(shù)和工藝裝備，是推動(dòng)我國航空工業(yè)發(fā)展的重要力量。

中航工業(yè)制造院具備通過激光選區(qū)熔化成形技術(shù)成形鈦合金、鎳基合金、鋁合金、鋼等金屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的能力，自主開發(fā)設(shè)備成形尺寸包括250×250×300mm、360×360×450mm、800×450×700mm、1200×1200×1200mm等，可提供材料、工藝、設(shè)備、后續(xù)處理及檢測等整體化解決方案。

研制的超米級激光選區(qū)熔化設(shè)備M1200
成形尺寸1200×1200×1200mm，9激光協(xié)同工作

中航工業(yè)制造院具備通過電子束熔絲成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)鈦合金、超高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎳基合金等大型金屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)的近凈成形制造的能力，鈦合金最高成形效率可達(dá)20kg/h，最大成形尺寸為1.5m×0.8m×3m，可成形各種框、梁、接頭、起落架、滑輪架等大型結(jié)構(gòu)。中航工業(yè)制造院研制的不銹鋼格柵零件實(shí)現(xiàn)首次裝機(jī)應(yīng)用，該技術(shù)已在直升機(jī)鋁合金格柵等實(shí)現(xiàn)批產(chǎn)。

開發(fā)的電子束成形設(shè)備
成形尺寸達(dá)6×1.8×1m3，可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)和雙通道送絲

隨著我國在模擬微重力環(huán)境下 “太空級” 3D 打印技術(shù)的成功突破，未來在太空探索領(lǐng)域，我國有望實(shí)現(xiàn)快速、低成本制造空間結(jié)構(gòu)件、維修工具、探測器零部件等，為人類在太空中的長期生存與發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。同時(shí)，相關(guān)技術(shù)在多個(gè)高端制造領(lǐng)域的應(yīng)用拓展，也將進(jìn)一步推動(dòng)我國高端制造業(yè)的發(fā)展，提升我國在全球高端制造產(chǎn)業(yè)中的地位。