開(kāi)創(chuàng)航空航天領(lǐng)域大尺寸增材制造技術(shù)新時(shí)代

　　夏日長(zhǎng)空，5月5日，聚焦中國(guó)首飛成功的長(zhǎng)征五號(hào)——B運(yùn)載火箭上搭載了“3D打印機(jī)”，在飛行期間自主完成了連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的樣件打印，并驗(yàn)證了微重力環(huán)境下復(fù)合材料3D打印的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。這是中國(guó)首次開(kāi)展軌道3D打印試驗(yàn)，也是全球首次實(shí)現(xiàn)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的太空3D打印。

　　2020年7月23日，天問(wèn)一號(hào)，開(kāi)啟云端計(jì)劃，安裝在火星探測(cè)器上的首批3D打印件成功面世，至此遨游太空——長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭搭載我國(guó)首次自主探測(cè)火星的“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器上，安裝使用了3D打印定制的零部件，其中包含相當(dāng)一部分的金屬3D打印零件（鈦合金等），以其高強(qiáng)度、耐高溫、耐輻射等各種高性能特征，滿足在火星惡劣環(huán)境中正常工作運(yùn)行的要求。中國(guó)的航空航天企業(yè)已經(jīng)在集中精力探索如何通過(guò)3D打印技術(shù)保持航空航天制造技術(shù)的領(lǐng)先性，通過(guò)3D打印技術(shù)助力航空航天中國(guó)夢(mèng)。

　　高端制造云端計(jì)劃——向著3D打印大型機(jī)的研制規(guī)劃和面向?qū)嶋H應(yīng)用進(jìn)軍

　　金屬3D打印技術(shù)在航空方面的應(yīng)用主要是大尺寸、特殊材料、特殊結(jié)構(gòu)和減重。減重對(duì)于航空業(yè)來(lái)說(shuō)可是極為重要的突破與福音。無(wú)論是3D打印的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件，還是飛機(jī)機(jī)艙中的大型零部件，在航空制造業(yè)所進(jìn)行的大量3D打印探索中，輕量化設(shè)計(jì)無(wú)疑是共同特點(diǎn)。比如，空中客車已經(jīng)在其A350 XWB飛機(jī)上安裝了1000多種3D打印零件。在我國(guó)，這些金屬增材零件也往往都是用在國(guó)之重器上。

　　今年3月，國(guó)內(nèi)金屬3D打印龍頭企業(yè)西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司推出了大幅面激光選區(qū)熔化設(shè)備BLT-S450（可選單激光/雙激光/四激光三種配置），將3D打印增材制造技術(shù)在航天液體動(dòng)力領(lǐng)域大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、高性能構(gòu)件擴(kuò)展應(yīng)用和國(guó)產(chǎn)增材制造裝備的研發(fā)升級(jí)又向前推進(jìn)了一大步。它特別適應(yīng)航空航天領(lǐng)域大尺寸零部件增材制造成形時(shí)間長(zhǎng)、可靠性要求高等研制需求，使零部件的最大成形尺寸可達(dá)450mm×450mm×500mm，滿足大推力重型運(yùn)載液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件大尺寸、復(fù)雜曲面精密結(jié)構(gòu)成形、高工況等要求，為航天液體動(dòng)力領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展賦能。BLT-S450還是面向未來(lái)智能工廠的金屬增材制造集成系統(tǒng)，核心技術(shù)和應(yīng)用價(jià)值都處于世界先進(jìn)水平。而今年6月推出的BLT-S600（成形尺寸為600mmX600mmX600mm）則是全球首臺(tái)三向成形尺寸均突破500mm的大尺寸、四激光金屬增材制造設(shè)備。

　　前沿開(kāi)拓，引領(lǐng)創(chuàng)新——作為大尺寸增材制造技術(shù)不斷創(chuàng)造新高的領(lǐng)軍者

　　大尺寸、輕量化3D打印的優(yōu)勢(shì)在民營(yíng)航天領(lǐng)域也越來(lái)越得到凸顯。國(guó)內(nèi)的零壹空間、深藍(lán)航天、星際榮耀、千乘科技等新一代航天企業(yè)在應(yīng)用3D打印方面也正獲得不斷的突破。其中，深藍(lán)航天對(duì)主要功能部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室效率從95%到99%的技術(shù)跨越，承擔(dān)這一任務(wù)的正是來(lái)自鉑力特大尺寸金屬增材制造裝備，分別完成了試車發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器殼體和推力室身部?jī)蓚€(gè)零件的金屬3D打印工作。

　　事實(shí)上，大尺寸一直以來(lái)都是金屬增材制造裝備發(fā)展的重要方向，更大的成形尺寸可以顯著擴(kuò)大金屬增材制造技術(shù)的應(yīng)用范圍。解決大尺寸復(fù)雜構(gòu)件傳統(tǒng)制造過(guò)程中的難點(diǎn)和痛點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)中小尺寸復(fù)雜構(gòu)件的批量化生產(chǎn)，提供短流程、數(shù)字化、品質(zhì)可控的先進(jìn)解決方案。對(duì)于鉑力特來(lái)說(shuō)，考驗(yàn)大尺寸金屬增材制造設(shè)備的核心要素并不是“誰(shuí)的尺寸更大”，而是設(shè)備能否保證長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行、高效率連續(xù)生產(chǎn)以及成形零件內(nèi)外部品質(zhì)優(yōu)異可控，賦能大尺寸復(fù)雜構(gòu)件成形以及中小尺寸復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)。

　　自2020年3月以來(lái)，鉑力特先后將多次研發(fā)迭代、實(shí)測(cè)時(shí)間均在幾萬(wàn)小時(shí)級(jí)別的BLT-S450、BLT-S600推入市場(chǎng)，圍繞著符合市場(chǎng)真實(shí)需求的成形尺寸、質(zhì)量管控軟件、模塊化管理和售后保障等多方面，不斷精益、優(yōu)化。于2020年8月25日重磅推出BLT-S510，并在此之前完成了400mmX400mmX780mm的鈦合金航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，以及尺寸為327mmX317mmX360mm、重量為4.2kg鋁合金導(dǎo)軌支架等的成功打印。鉑力特BLT-S510經(jīng)過(guò)兩年匠心設(shè)計(jì)，積累五年使用經(jīng)驗(yàn)，以及二十余臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)驗(yàn)證，在成形尺寸、分層厚度、激光器功率及數(shù)量、最大掃描速度、重復(fù)定位精度、預(yù)熱溫度、氧含量控制、鋪粉效率等核心技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到國(guó)內(nèi)外同類領(lǐng)先產(chǎn)品的水平；其出品零件具備通過(guò)航空航天重要質(zhì)量認(rèn)證的能力；多項(xiàng)自主研發(fā)軟件技術(shù)功能，保障設(shè)備成形質(zhì)量和穩(wěn)定性；相較于很多具備大尺寸成形但沒(méi)有經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證的同類企業(yè)，鉑力特最大的優(yōu)勢(shì)是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間、多種零件結(jié)構(gòu)、多種類型的驗(yàn)證，積累了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、工藝參數(shù)經(jīng)驗(yàn)，并具備專業(yè)、國(guó)際化的檢測(cè)能力。

　　基于此，鉑力特董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理薛蕾博士在接受光明網(wǎng)采訪時(shí)說(shuō)，“金屬3D打印的材料、裝備和工藝是互相耦合的，缺一不可。用戶需要的，往往是集合了設(shè)備、工藝、材料和設(shè)計(jì)等元素的綜合解決方案。深耕材料，自研設(shè)備，不斷提高服務(wù)能力，布局全產(chǎn)業(yè)鏈，更好地將高水平服務(wù)能力與設(shè)備結(jié)合，打包形成高性價(jià)比的解決方案，為設(shè)備用戶提供“交鑰匙”一站式解決服務(wù)。

　　作為工業(yè)界皇冠上的璀璨明珠，航空航天制造領(lǐng)域集成了一個(gè)國(guó)家所有的高精尖技術(shù)，而金屬3D技術(shù)作為一項(xiàng)重要的制造技術(shù)，更將隨著材料技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及激光技術(shù)的不斷發(fā)展，在航天航空高端制造領(lǐng)域進(jìn)一步綻放它的光芒，發(fā)揮國(guó)之重器的強(qiáng)大力量。以鉑力特為代表的3D打印金屬增材裝備與制造企業(yè)，相信也將革故鼎新、斷鰲立極。

　　轉(zhuǎn)自：光明網(wǎng)

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