鑫精合李廣生：增材制造在航空航天領域應用的4大趨勢

2019年9月19-21日,，IAME中國（西安）國際3D打印博覽會暨高峰論壇將在西安高新國際會議中心舉辦,。2019IAME旨在搭建增材制造（3D打�,。┛萍紕�(chuàng)新的開放合作共享交流平臺，匯聚全球頂尖的增材制造（3D打�,。╊I域成果及人才,，促進行業(yè)各環(huán)節(jié)、產(chǎn)業(yè)鏈的銜接融合,。南極熊作為戰(zhàn)略合作媒體,，到西安現(xiàn)場全程報道。

△李廣生經(jīng)理做“金屬增材制造在航空航天領域的應用”報告

在會場上，南極熊聽取鑫精合激光科技發(fā)展（北京）有限公司創(chuàng)始人兼總經(jīng)理李廣生的報告——“金屬增材制造在航空航天領域的應用”,。鑫精合是國內(nèi)少有能綜合把傳統(tǒng)工藝和增材制造技術(shù)融會貫通的企業(yè),，其應用經(jīng)驗很有推廣價值。

鑫精合李廣生認為,，增材制造技術(shù)在航空航天領域的應用,，總體上可以說是有四大新的趨勢和特點

• 促進設計思想的革命——支撐全新的設計理念；
• 低成本“混合制造”,；
• 快速反應,、敏捷制造；
• 缺損零件的智能修復
  

鑫精合金屬增材制造業(yè)務發(fā)展方向

• 大型整體結(jié)構(gòu)件制造
  

增材制造能夠解決難加工金屬（鈦合金,、高溫合金,、超高強度鋼等）大型關鍵構(gòu)件傳統(tǒng)生產(chǎn)流程長、制造難度大的缺點,，實現(xiàn)大型復雜結(jié)構(gòu)件的近凈成形,，簡化制造工藝，縮短生產(chǎn)周期和成本,。

• 精密復雜結(jié)構(gòu)件制造
  

增材制造突破傳統(tǒng)加工技術(shù)帶來的設計約束,，帶來設計方面革命性的變化，優(yōu)化結(jié)構(gòu),，減輕結(jié)構(gòu)重量,，實現(xiàn)精密復雜結(jié)構(gòu)件的制造，降低加工成本,。

• 混合制造
  

通過增材制造技術(shù)改造提升傳統(tǒng)制造技術(shù),，實現(xiàn)混合制造。將增材制造技術(shù)成形成形復雜結(jié)構(gòu),、近凈成形的優(yōu)點與傳統(tǒng)制造技術(shù)高效,、低成本的優(yōu)勢結(jié)合起來，形成最佳的制造策略,。

• 新材料開發(fā)
  

為滿足航空航天更多材料的巨大打印需求,，在目前可打印材料的基礎上，加速開展更多材料的增材制造技術(shù)研究,，如新型鈦合金,、高溫合金等。


應用案例增材制造技術(shù)在航空航天領域的相關應用案例包括

• 促進設計思想的革命——支撐全新的設計理念,。在“等應力”設計中,，軟件可根據(jù)所受載荷條件自動生成各截面應力均衡的結(jié)構(gòu)，無應力集中,，但結(jié)構(gòu)形式十分復雜,，傳統(tǒng)方法難以制造，通過增材制造很容易實現(xiàn)。
  

• 能夠制造過去沒有的新型結(jié)構(gòu),，促進結(jié)構(gòu)設計創(chuàng)新，例如空間點陣夾芯結(jié)構(gòu)——具有結(jié)構(gòu)輕,、剛性好,，散熱好等特點。
  

• 利用增材制造技術(shù)研制新一代航空發(fā)動機超冷渦輪葉片,，能夠?qū)崿F(xiàn)鈦合金,、鎳基合金甚至陶瓷基材料任意復雜的流道及氣膜冷卻孔的直接制造，從而大大提高耐高溫性能,。
  

• 利用“增材”的特點,，可將由多個零件連接而成的裝配組件變成單件整體結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)效率最優(yōu)化,。
  

• 混合制造：以增材制造技術(shù)為核心,，以多種工藝組合的方法，在滿足使用功能的前提下,，最大限度提高效率,、降低成本。
  

△Lockheed Martin公司選定F-35飛機鈦合金翼梁

用電子束熔絲沉積混合制造技術(shù)替代鍛件,，預計零件成本可降低3０～60%,，單件可節(jié)省100萬美元；已在2013年初進行了裝機飛行測試,。

• 增材制造技術(shù)無需預投工裝模具,、加工柔性好，反應敏捷,，可即時調(diào)整制造方案,，實現(xiàn)快速響應制造。
  

• 增材制造技術(shù)可以對高價值零件進行修復,，挽救因誤加工或使用中損傷的零件,，如發(fā)動機葉片、整體葉盤,、框梁等,。
  

技術(shù)對比

整體來說，3D打印是制造技術(shù)大家庭的一名新成員,，同傳統(tǒng)制造技術(shù)相互補充,，但也有其特點

• 一種變革性的制造新技術(shù)：發(fā)展?jié)摿�巨�?li>性能、精度,、效率,、成本、智能化是技術(shù)發(fā)展的方向（結(jié)構(gòu)設計/高性能材料制備/復雜構(gòu)件制造一體化）
  

不同的金屬3D打印技術(shù)工藝，適用范圍有所不同：

• 金屬選區(qū)熔化,，適合小型超復雜整體構(gòu)件
• 激光同軸送粉,，適合大型高性能整體構(gòu)件/修復
• 電弧送絲技術(shù)，適合大型高性能整體構(gòu)件（前景廣闊,，鑫精合也在研發(fā)中）