中國航空業(yè)在3D打印技術(shù)上已經(jīng)走在了世界前列

用3D打印技術(shù)制造戰(zhàn)機(jī)，中國并不是第一家。1984年，美國開發(fā)出從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)打印出3D物體的技術(shù)，并在2年后開發(fā)出第一臺(tái)商業(yè)3D打印機(jī)。之所以叫“打印機(jī)”，是因?yàn)樗�借鑒了打印機(jī)的噴墨技術(shù)，只不過，普通的打印機(jī)是在紙上噴一層墨粉，形成二維(2D)文字或圖形，而3D打印則能“打”出三維的立體實(shí)物來。

美國在上世紀(jì)80年代已經(jīng)用3D打印技術(shù)制造戰(zhàn)機(jī)

以一個(gè)手電筒為例，3D打印機(jī)能通過電腦將手電筒進(jìn)行立體掃描，創(chuàng)建三維設(shè)計(jì)圖，之后對(duì)這個(gè)立體原型進(jìn)行“切片”，分成一層一層的，之后，打印機(jī)就將原材料按照設(shè)計(jì)圖一層一層地“噴”上去，直到最終造出一個(gè)手電筒來，只不過3D打印機(jī)噴出的不是墨粉，而是融化的樹脂、金屬或者陶瓷等材料。

圖為美國Aeromet公司生產(chǎn)的F/A-18E戰(zhàn)斗機(jī)的激光增材超大尺寸整體框，因強(qiáng)度問題在試驗(yàn)中測試失敗

不過，由于在制造過程中鈦合金變形、斷裂的技術(shù)難題無法解決，美國始終無法生產(chǎn)高強(qiáng)度、大尺寸的激光成形鈦合金構(gòu)件。2005年，美國從事鈦合金激光成型制造業(yè)務(wù)的商業(yè)公司Aeromet由于始終無法生產(chǎn)出性能滿足主承力要求的大尺寸復(fù)雜鈦合金構(gòu)件，沒能實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的市場應(yīng)用而倒閉。美國的其他國家實(shí)驗(yàn)室也無法攻克這一難題，只能進(jìn)行小尺寸鈦合金部件的打印或進(jìn)行鈦合金零件表面修復(fù)。

中國成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造、應(yīng)用的國家

我國于1999年才開始金屬零件的激光快速成形技術(shù)研究，晚于美國十幾年，但是發(fā)展速度很快，近年來在飛機(jī)鈦合金大型整體結(jié)構(gòu)件的激光快速成形方面取得了重要突破，目前，中國已具備了使用激光成形超過12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造、應(yīng)用的國家。

中國航空業(yè)在3D打印技術(shù)上已經(jīng)走在了前列，多個(gè)型號(hào)飛機(jī)使用了3D打印部件，部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。資料顯示，從2001年起，我國開始重點(diǎn)發(fā)展以鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)為主的激光3D打印技術(shù)。

圖為F-35的鈦合金整體框，目前美國仍然只能使用水壓機(jī)來進(jìn)行這種構(gòu)件的生產(chǎn)

在3D打印領(lǐng)域，中國是個(gè)后來居上者，但近年來發(fā)展極為迅速，大有后來居上之勢。據(jù)新華社報(bào)道，中船重工第705研究所歷經(jīng)一年時(shí)間的研制，該所在3D打印機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，借助直接金屬激光燒結(jié)快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了3D打印，成為繼美國、德國的3D打印巨頭之后，世界上第四家掌握該技術(shù)的企業(yè)。

值得一提的是，2015年7月16日北京航空航天大學(xué)在國防科技工業(yè)軍民融合發(fā)展成果展上，亮相的一具使用大型金屬構(gòu)件激光增材制造技術(shù)所生產(chǎn)的大型部件，這具大型部件是航空飛行器所使用的機(jī)體部件之一。這款以實(shí)物展出的大型飛行器構(gòu)件，是迄今國際上最大的激光增材制造主承力關(guān)鍵鈦合金構(gòu)件飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框，無模、整體、快速研制。

2015年7月16日上午 北航展示國產(chǎn)新戰(zhàn)機(jī)3D打印大型金屬部件

而所謂的激光增材制造技術(shù)，就是3D打印技術(shù)中的一種，采用這種激光增材制造技術(shù)制造的飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，有著高性能、低成本、快速試制的特點(diǎn)。生產(chǎn)周期只有采用傳統(tǒng)技術(shù)制造的五分之一，同時(shí)在強(qiáng)度、壽命等各項(xiàng)指標(biāo)上，與傳統(tǒng)工藝技術(shù)部件相比更加優(yōu)秀。

3D打印技術(shù)可助中國加快新一代飛機(jī)的研發(fā)，3D打印技術(shù)可節(jié)省時(shí)間和材料，研究人員能短期內(nèi)輕易打印出組裝樣機(jī)所需的各種高端、精密的零部件。沒有制模和其他復(fù)雜的傳統(tǒng)工序，造樣機(jī)的成本要低很多，科學(xué)家可以不斷制造更多復(fù)制品用于試驗(yàn)。

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