中國(guó)航天科工三院239廠金屬增材制造團(tuán)隊(duì)新技術(shù)研發(fā)側(cè)記

來(lái)源：中國(guó)航天科工三院239廠

導(dǎo)讀：航天型號(hào)研制階段的模型變化時(shí)有發(fā)生,，如何才能滿(mǎn)足快速研制的需求,？增材制造技術(shù)可實(shí)現(xiàn)從三維模型到產(chǎn)品的無(wú)模直接成形,，是精密復(fù)雜航天產(chǎn)品快速研制和優(yōu)質(zhì)高效制造的最佳技術(shù)途徑之一,。

中國(guó)航天科工三院239廠自2015年發(fā)展金屬增材制造技術(shù)以來(lái),，相繼突破大尺寸構(gòu)件電弧增材制造和異型薄壁復(fù)雜構(gòu)件四光束激光選區(qū)增材制造的形性控制等關(guān)鍵技術(shù),，向著高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)展開(kāi)了一場(chǎng)生動(dòng)實(shí)踐,。南極熊獲悉，近日,，239廠電弧增材及復(fù)合制造的相關(guān)技術(shù)成果榮獲2021年度省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)一等獎(jiǎng),，為深化先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用、推動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展付出的努力,，收獲了滿(mǎn)滿(mǎn)回報(bào),。

△采用激光選區(qū)熔化增材制造的“誰(shuí)羽爭(zhēng)峰”和筆筒工藝品，羽毛球和球拍栩栩如生,，壁厚僅1.0mm,，充分體現(xiàn)了高科技帶來(lái)的精致感。

國(guó)內(nèi)沒(méi)有,，就自己開(kāi)發(fā)
2015年,，239廠總工藝師張鐵軍帶隊(duì)前往華中科技大學(xué)調(diào)研先進(jìn)制造技術(shù)�,！半娀∪劢z增材制造技術(shù)十分符合總裝廠高效低成本研制生產(chǎn)需求,，也符合我們‘差異化、核心化,、高端化,、優(yōu)勢(shì)化、產(chǎn)業(yè)化’的技術(shù)發(fā)展思路,，我們必須引進(jìn)這項(xiàng)新技術(shù),。”張鐵軍決定立即組織開(kāi)展可行性論證等工作,，盡快研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)套工程化應(yīng)用的電弧熔絲增材制造裝備,。

“當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)沒(méi)有電弧增材商業(yè)軟件，我們就自己開(kāi)發(fā),。金屬增材制造團(tuán)隊(duì)中沒(méi)有既懂工藝又懂軟件的,，開(kāi)始的時(shí)候非常艱難�,！�239增材專(zhuān)業(yè)主任工藝師,、研究員王志敏說(shuō)。

“不懂沒(méi)問(wèn)題，我們畫(huà)示意圖,，湊在一起討論軟件框架和技術(shù)細(xì)節(jié),。”增材工藝員何智帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)快速突破電弧增材自動(dòng)控制軟件開(kāi)發(fā),、增材鋁合金內(nèi)部氣孔抑制,、大尺寸結(jié)構(gòu)件成形精度與變形制等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

電弧增材制造技術(shù)從傳統(tǒng)的弧焊發(fā)展而來(lái),，用電弧熱將絲材熔化并按預(yù)定軌跡逐層堆積成金屬結(jié)構(gòu)件,，有著研制周期短、沉積效率高,、設(shè)備成本及運(yùn)行成本低,、材料利用率高等特點(diǎn)。

除電弧增材制造技術(shù)之外,，239廠于2018年成功研制當(dāng)時(shí)世界上最大的四光束激光選區(qū)熔化增材制造裝備,，填補(bǔ)了國(guó)際上可工程化應(yīng)用的最大成形尺寸的四光束激光選區(qū)熔化成形高端裝備集成制造空白。

激光選區(qū)熔化技術(shù)通過(guò)實(shí)戰(zhàn)考核
對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō),，新技術(shù)通過(guò)型號(hào)產(chǎn)品的考核驗(yàn)證才是最終目的,。一次，增材制造技術(shù)團(tuán)隊(duì)接到任務(wù),，需要制定全新的增材制造工藝方案,、全新的增材制造工藝參數(shù)以及全新的熱處理制度，這給團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了挑戰(zhàn),。

“這種結(jié)構(gòu)是未來(lái)產(chǎn)品的代表,，啃下了這塊硬骨頭，那必然將更好地支撐型號(hào)發(fā)展,�,！碧胤N加工中心主任李宏偉說(shuō)�,！斑@個(gè)地方肯定會(huì)變形,，得想辦法給他拉住了�,！比霃S不久的蘇江舟和干建寧對(duì)著仿真云圖交流優(yōu)化方案,。工藝人員大膽創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)上利用“弱化骨架+點(diǎn)陣填充”相結(jié)合,，打印前通過(guò)數(shù)值模擬仿真預(yù)測(cè)變形趨勢(shì),。

團(tuán)隊(duì)成員從激光選區(qū)熔化增材制造工藝參數(shù)的摸索、到產(chǎn)品整體增材制造擺放方案的數(shù)值仿真模擬分析,，支撐方案的反復(fù)迭代優(yōu)化,，并利用增材制造經(jīng)驗(yàn),，通過(guò)增材制造擺放角度優(yōu)化以及支撐方案設(shè)計(jì)，解決了變形及開(kāi)裂的技術(shù)難題,。

截至目前,，激光選區(qū)增材及電弧增材技術(shù)成形的零件已在三院內(nèi)多產(chǎn)品廣泛應(yīng)用，同時(shí)在其他航天產(chǎn)品和企業(yè)中獲得應(yīng)用并通過(guò)考核驗(yàn)證,。自主研發(fā)的電弧熔絲裝備也將進(jìn)行裝機(jī)應(yīng)用,。


乘勢(shì)而上加快增材數(shù)字化布局
239廠的增材制造核心裝備研制工作還在繼續(xù)，后續(xù)還將陸續(xù)形成增減材,、多頭陣列式電弧材等多項(xiàng)核心裝備,，擺脫受制于人的局面，進(jìn)一步推動(dòng)“中國(guó)制造”邁向“中國(guó)智造”的新高度,。

針對(duì)“十四五”后期任務(wù)需求,，239廠堅(jiān)持型號(hào)任務(wù)需求牽引與技術(shù)推動(dòng)相結(jié)合,，擬建成包括電弧增材,、激光選區(qū)增材、激光熔融沉積增材,、電子束選區(qū)增材等主流金屬增材技術(shù)的數(shù)字化產(chǎn)線(xiàn),，同時(shí)構(gòu)建模型設(shè)計(jì)、模擬仿真,、成形制造,、后處理等增材制造相關(guān)的技術(shù)能力，并充分利用5G等數(shù)字化手段,，建立大規(guī)模,、低成本、高品質(zhì),、快節(jié)奏,、可轉(zhuǎn)移的增材制造技術(shù)體系。

△項(xiàng)目創(chuàng)新形成了當(dāng)時(shí)世界上最大的四光束激光選區(qū)熔化增材制造裝備,，成形幅面達(dá)到800mm*800mm,，填補(bǔ)了國(guó)際上可工程化應(yīng)用大尺寸設(shè)備的空白。

239廠目前正在實(shí)現(xiàn)從基板自動(dòng)裝夾,、自動(dòng)上粉,、自動(dòng)清粉、自動(dòng)做支撐等打印過(guò)程的自動(dòng)化,。增材工藝員李鵬表示,，雖然機(jī)械手、流水線(xiàn)在一定程度上解放了人的雙手用,，但終究不過(guò)是機(jī)器助人,，不能將數(shù)字化制造和自動(dòng)化劃等號(hào),。

盡管增材制造正在迎來(lái)發(fā)展的上升期，但增材制造技術(shù)整體上仍然面臨著諸多技術(shù)難題,�,！俺杀臼侵萍s增材制造技術(shù)大規(guī)模推廣的關(guān)鍵因素�,！焙沃潜硎�,，增材制造在產(chǎn)品研制階段具有響應(yīng)速度快的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但成本過(guò)高,，一旦需要大批量制造時(shí),，仍可能采用鑄造、鍛造,、機(jī)加等傳統(tǒng)工藝,。

面向未來(lái)，239廠還將加快催生自主創(chuàng)新與協(xié)同創(chuàng)新相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新新動(dòng)能,，進(jìn)一步鞏固和提升增材專(zhuān)業(yè)及相關(guān)配套技術(shù)能力,，繼續(xù)深入增材制造的技術(shù)攻關(guān)與推廣應(yīng)用工作，更好地支撐新一代裝備發(fā)展,，提升國(guó)防行業(yè)先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)力,。