深度：大尺寸顆粒料3D打印機(jī)在軍工航空航天應(yīng)用優(yōu)勢

導(dǎo)讀：過去十年里,，3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,，世界500強(qiáng)企業(yè)中涉及到3D打印的專利申請(qǐng)數(shù)量已增長超過800%,，空客公司采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了超過1000個(gè)飛機(jī)零部件,，波音公司也已經(jīng)廣泛的采用3D打印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，國產(chǎn)C919大飛機(jī)也通過應(yīng)用大量的3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)和試產(chǎn),，3D打印技術(shù)已在軍工航空航天工業(yè)扮演了相當(dāng)重要的角色,。

目前，航空航天3D打印技術(shù)的應(yīng)用主要集中在金屬3D打印技術(shù)領(lǐng)域,，大多以鈦合金,，鋁鋰合金，超高強(qiáng)度鋼等材料為主,，但對(duì)于航空航天工業(yè)而言,，金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用并不是行業(yè)向前發(fā)展的唯一途徑，大尺寸高分子復(fù)合顆粒料3D打印技術(shù)也是一個(gè)新的技術(shù)增長點(diǎn),，這個(gè)技術(shù)目前中國與世界其他發(fā)達(dá)國家基本處于起步發(fā)展的平行階段,，在這一領(lǐng)域的投入與發(fā)展有望使中國軍工航空航天工業(yè)的制造水平迅速從跟隨水平進(jìn)步到領(lǐng)先發(fā)展的水平。

大尺寸顆粒料3D打印機(jī)
上�,？狷椏萍加邢薰�司就是國��(nèi)專業(yè)從事大尺寸顆粒料3D打印機(jī)研發(fā)與應(yīng)用的佼佼者,，其推出的五軸增減材一體機(jī)（BGAM）系列與機(jī)器人增材制造系統(tǒng)（BRAM）系列，從3D打印設(shè)備,、大流量顆粒料擠出機(jī),、打印材料，到控制系統(tǒng),、工業(yè)軟件等實(shí)現(xiàn)整套解決方案全環(huán)節(jié)自主研發(fā),，100%實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，并達(dá)到國際先進(jìn)水平,。

一,、五軸增減材一體機(jī)（BGAM）
五軸增減材一體機(jī)（BGAM）是酷鷹自主研發(fā)的采用熔粒構(gòu)造成型技術(shù)（FGF）與五軸數(shù)控加工技術(shù)結(jié)合的非金屬增減材一體化設(shè)備，可在同一臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)顆粒料3D打印與CNC加工2種工藝,，具有超大成型空間,，可實(shí)現(xiàn)10米級(jí)工件的一體化生產(chǎn)；具有超高打印速度與質(zhì)量,，設(shè)備配備最新款大流量打印頭,，并搭載多種先進(jìn)整形與打印工藝，將熱塑性復(fù)合材料融合在一起,，創(chuàng)造出密實(shí)的表面,。

二、機(jī)器人增材制造系統(tǒng)（BRAM）
機(jī)器人增材制造系統(tǒng)（BRAM）是酷鷹推出的基于機(jī)械臂的大尺寸顆粒料3D打印設(shè)備,，成型尺寸1m x 1m x 1.3m,，可選配帶有第七軸的型號(hào)，成型尺寸可達(dá)到5m x 1m x 1.3m,，設(shè)備標(biāo)配K20（20KG/H）打印頭,，搭載自主研發(fā)的高頻拍打整形技術(shù),，可實(shí)現(xiàn)大尺寸構(gòu)件的一體成型。

熔粒構(gòu)造成型技術(shù)（FGF）
熔粒構(gòu)造成型技術(shù)（FGF）是采用加熱原理快速融化高分子顆粒料后疊加成型,。實(shí)際打印過程中,，由3D打印擠出機(jī)對(duì)高分子顆粒料進(jìn)行加熱并擠出，經(jīng)過整形機(jī)構(gòu)進(jìn)行整形處理后,，開始降溫成型,，形成熔融結(jié)合層。當(dāng)一層打印任務(wù)結(jié)束后,，打印機(jī)構(gòu)上升一個(gè)切片層厚高度,，然后繼續(xù)下一層加熱、擠出,、整形及降溫成型過程直到整個(gè)工件打印結(jié)束,。

打印材料
酷鷹專為高端工業(yè)制造定制了多款纖維增強(qiáng)高分子復(fù)合顆粒材料。目前,，酷鷹面向市場推出了以ABS-CF為代表的常溫材料,，以PC-CF為代表的中溫材料，還有以PEI-CF,PPS-CF等為代表的高溫材料,，材料在機(jī)械性能和耐熱性能上表現(xiàn)十分出色,，可滿足多種使用場景需求。同時(shí),，使用顆粒料代替?zhèn)鹘y(tǒng)3D打印線材，成本只為傳統(tǒng)線材的十分之一,，性價(jià)比極高,。

一、ABS-CF材料
20%碳纖維增強(qiáng)的ABS顆粒料,，長期使用溫度可以達(dá)到80℃,，由于其出色的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，特別適合玻璃纖維/碳纖維制件常溫固化條件下模具的制造,。

二,、PC-CF材料
20%碳纖維增強(qiáng)的PC（聚碳酸酯）顆粒料，擁有出色的耐熱性能和尺寸穩(wěn)定性,，適用于碳纖維制件在120℃固化條件下模具的制造,。

三、PEI-CF材料
20%碳纖維增強(qiáng)的PEI（聚醚酰亞胺）顆粒料,，在大尺寸打印中提供更寬的工藝窗口,，擁有出色的耐熱性能和尺寸穩(wěn)定性，可用于制造使用溫度不高于 180 ℃的各類模具,。

四,、PPS-CF材料
20%碳纖維增強(qiáng)的PPS（聚苯硫醚）顆粒料,，耐溫可以達(dá)到260℃，在大尺寸打印中提供更寬的工藝窗口和更高的性價(jià)比,，用于制造使用溫度不高于 220 ℃的各類模具,。

應(yīng)用與優(yōu)勢
目前，大尺寸高分子顆粒料3D打印機(jī)在航空航天中的應(yīng)用主要可以分為三大方向：大型工裝模具的制造,、復(fù)材制件的直接快速制造,、大尺寸模型以及原理性驗(yàn)證件的制造。

一,、大型工裝模具制造：
出于減重的目的,，航空航天工業(yè)已經(jīng)開始從鋁、鋼等材料轉(zhuǎn)向碳纖維復(fù)合材料,。航空航天復(fù)材工件對(duì)于模具工作溫度,、真空性、耐壓性等都有嚴(yán)格的要求,，傳統(tǒng)的模具制作方式往往制作成本高昂,，且需要至少幾個(gè)月的制作周期，通過酷鷹的大尺寸顆粒料快速制造方案進(jìn)行模具的增減材一體化制造,，可以制造適用于常溫,、中溫、到高溫的各類工裝,、模具,，并滿足模具精度、表面質(zhì)量,、氣密性要求以及耐溫耐壓的要求,。目前酷鷹已采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)多架次大型無人機(jī)整機(jī)蒙皮模具、飛機(jī)部件模具等的快速制造,。

二,、復(fù)材制件快速制造
酷鷹的大尺寸顆粒料快速制造方案可以滿足航空航天等領(lǐng)域復(fù)材制件的備品備件，以及各類超大尺寸,、多維曲面與復(fù)雜結(jié)構(gòu)定制化產(chǎn)品的快速制造,，無需開模，具有成型能力更強(qiáng),、生產(chǎn)周期更短,、效率更高等優(yōu)勢，可有效顛覆傳統(tǒng)制造方式,，是大尺寸工件快速成型,、低成本制造的理想解決方案。

三、大尺寸模型以及原理性驗(yàn)證件制作
酷鷹的大尺寸顆粒料快速制造方案,，可適用于軍工航空航天領(lǐng)域產(chǎn)品模型,、原型機(jī)1：1打印等各類復(fù)雜產(chǎn)品的原理性驗(yàn)證件的快速制作，在小批量大尺寸工件制造以及特種行業(yè)的迭代升級(jí)研發(fā)上有著傳統(tǒng)制造方式無法比擬的優(yōu)勢,。

大尺寸顆粒料3D打印技術(shù)憑借其成型能力強(qiáng),、產(chǎn)品質(zhì)量高、自動(dòng)化程度高,、工序更簡化,、效率更高等優(yōu)勢，在軍工航空航天領(lǐng)域有著深遠(yuǎn)且廣闊的應(yīng)用前景,。

1.3D打印成型能力更強(qiáng),，最大程度實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自由�,？焖俪尚凸に嚳蓪�(shí)現(xiàn)各類航空航天多維曲面,、復(fù)雜造型的制品結(jié)構(gòu)，并且可以通過設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)構(gòu),，使得零件更少,，更利于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效加速產(chǎn)品迭代與生產(chǎn)進(jìn)程,。

2.尺寸更大,、精度更高。與市面上其他3D打印機(jī)相比,，酷鷹的大尺寸顆粒料3D打印機(jī)更符合高端制造應(yīng)用,。一方面可以實(shí)現(xiàn)更大尺寸的復(fù)合材料制品的一體成型，五軸增減材一體機(jī)（BGAM）可直接生產(chǎn)出符合使用強(qiáng)度要求與尺寸要求的工件,，無需進(jìn)行過多的拼接與粘接等,，另一方面，酷鷹的增減材一體化制造工藝在尺寸精度和表面精度上都是傳統(tǒng)3D打印無法比擬的,，更小的變形量能夠?qū)崿F(xiàn)各部件嚴(yán)絲合縫的組裝,，同時(shí)機(jī)加工使得表面更加光滑平整,，精度更高,。

3.打印件強(qiáng)而輕，性能優(yōu)異,。重量,、強(qiáng)度等是在進(jìn)行工業(yè)制品設(shè)計(jì)與制造時(shí)需要重點(diǎn)考慮的因素，大尺寸顆粒料3D打印可以完美實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的同時(shí)最大程度的輕量化,，我們使用纖維增強(qiáng)型高分子復(fù)合顆粒材料進(jìn)行制品生產(chǎn),，強(qiáng)度與剛度都能得到明顯的增強(qiáng)與改善，抗壓能力十分出色，并可直接用于實(shí)際使用,。

4.生產(chǎn)工序更簡化,，大幅縮短生產(chǎn)周期�,？狷椩谝慌_(tái)設(shè)備上融合了3D打印與CNC加工2種工藝,，直接從設(shè)計(jì)進(jìn)入成品制造，整個(gè)過程快捷高效,，環(huán)保省材,，工序更少，生產(chǎn)速度更快,，這對(duì)企業(yè)快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)換代與縮短制造進(jìn)程至關(guān)重要,。

5.自動(dòng)化程度更高，節(jié)約成本,。傳統(tǒng)方式制造復(fù)合材料產(chǎn)品成本高,、耗時(shí)長、勞動(dòng)密集,。而酷鷹的增減材一體化的制造方式可以進(jìn)大幅減少材料浪費(fèi),，低碳環(huán)保，同時(shí)自動(dòng)化生產(chǎn)也有效降低了人工與運(yùn)輸成本,。