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3D打印正在改变世界,助力航空航天探索宇宙!

发表时间:2020-06-02 16:25
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     作为第三次工业革命制造领域的典型代表技术,3D打印的发展时刻受到各界的广泛关注。其中金属3D打印技术被行内专家视为3D打印领域高难度、高标准的发展分支,在工业制造中有着举足轻重的地位。作为一项全新的制造技术,在航空航天领域,3D打印技术又有哪些优势呢?其在航空航天领域的应用优势突出,服务效益明显,主要体现在以下几个方面:



01

缩短新型航空航天装备的研发周期





     航空航天技术是国防实力的象征,世界各国之间竞争异常激烈。因此,各国都想试图以更快的速度研发出更新的武器装备,使自己在国防领域处于不败之地。而金属3D打印技术让高性能金属零部件,尤其是高性能大结构件的制造流程大为缩短,无需研发零件制造过程中使用的模具,这将极大的缩短产品研发制造周期。


     国防大学军事教授李大光表示上世纪八九十年代,要研发新一代战斗机至少要花10-20年的时间。由于3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,所以如果借助3D打印技术及其他信息技术,最少只需3年时间就能研制出一款新战斗机。加之该技术的高柔性,高性能灵活制造特点,以及对复杂零件的自由快速成型,金属3D打印将在航空航天领域大放异彩,为国防装备的制造提供强有力的技术支撑。





02

提高材料的利用率,降低制造成本





     航空航天制造领域大多都是在使用价格昂贵的战略材料,比如像钛合金、镍基高温合金等难加工的金属材料。传统制造方法对材料的使用率很低,一般不会大于10%,甚至仅为2%-5%。材料的极大浪费也就意味着机械加工的程序复杂,生产时间周期长。如果是那些难加工的技术零件,加工周期会大幅度增加,制造周期会明显延长,从而造成制造成本的增加。

   

     金属3D打印技术作为一种近净成型技术,只需进行少量的后续处理即可投入使用,材料的使用率达到了60%,有时甚至是达到了90%以上。这不仅降低了制造成本,节约了原材料,更是符合可持续发展战略。





03

优化零件结构,增加使用寿命





     对于航空航天武器装备而言,减重是其永恒不变的主题。不仅可以增加飞行装备在飞行过程中的灵活度,而且增加载重量,节省燃油,降低飞行成本。但是传统的制造方法已经充分发挥了零件减重的效果,要想进一步发挥余力,已经不太现实。但是3D技术的应用可以优化复杂零部件的结构,在保证性能的前提下,将复杂结构经变换重新设计成简单结构,从而起到减轻重量的效果。而且通过优化零件结构,能使零件的应力呈现出最合理化的分布,减少疲劳裂纹产生的危险,从而增加使用寿命。





04

零件的修复成形





     金属3D打印技术除了用于生产制造之外,其在金属高性能零件修复方面的应用价值绝不低于其制造本身。就目前情况而言,金属3D打印技术在修复成形方面所表现出的潜力甚至是高于其制造本身。修复过程可以看作是增材制造过程的延续,修复区与基材可以达到完美匹配。这就实现了零件制造过程的良性循环,低成本制造+低成本修复=高经济效益。





05

与传统制造技术相配合,互通互补





     传统制造技术适用于大批量成形产品的生产,而3D打印技术则更适合个性化或者精细化结构产品的制造。将3D打印技术和传统制造技术相结合,各取所长,充分发挥各自的优势,使制造技术发挥更大的威力。




航天航空领域

3D打印


     目前3D打印在火箭、卫星、飞船、导弹等航天器的制造方面均有应用。3D打印制造技术的应用,为航天器飞得更高、飞得更轻松、飞得更安全提供了强有力的技术保障,能够得到性能更好、成本更低的航天器。


     随着3D打印技术在国内的迅速发展,尤其是在航空航天的应用给3D打印的市场开拓带来了很大的空间,解决了很多原有制造方法所不能解决的问题,也使更多的人越来越认识到3D打印在航空航天行业未来应用的无限可能性。


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