中國(guó)航空業(yè)在3D打印技術(shù)上已經(jīng)走在了世界前列

用3D打印技術(shù)制造戰(zhàn)機(jī),，中國(guó)并不是第一家。1984年,，美國(guó)開(kāi)發(fā)出從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)打印出3D物體的技術(shù),，并在2年后開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)商業(yè)3D打印機(jī)。之所以叫“打印機(jī)”,，是因?yàn)樗�借鑒了打印機(jī)的噴墨技術(shù),，只不過(guò)，普通的打印機(jī)是在紙上噴一層墨粉,，形成二維(2D)文字或圖形,，而3D打印則能“打”出三維的立體實(shí)物來(lái)。

美國(guó)在上世紀(jì)80年代已經(jīng)用3D打印技術(shù)制造戰(zhàn)機(jī)

以一個(gè)手電筒為例,，3D打印機(jī)能通過(guò)電腦將手電筒進(jìn)行立體掃描,，創(chuàng)建三維設(shè)計(jì)圖，之后對(duì)這個(gè)立體原型進(jìn)行“切片”,，分成一層一層的,，之后，打印機(jī)就將原材料按照設(shè)計(jì)圖一層一層地“噴”上去,，直到最終造出一個(gè)手電筒來(lái),，只不過(guò)3D打印機(jī)噴出的不是墨粉，而是融化的樹脂,、金屬或者陶瓷等材料,。

圖為美國(guó)Aeromet公司生產(chǎn)的F/A-18E戰(zhàn)斗機(jī)的激光增材超大尺寸整體框，因強(qiáng)度問(wèn)題在試驗(yàn)中測(cè)試失敗

不過(guò),，由于在制造過(guò)程中鈦合金變形,、斷裂的技術(shù)難題無(wú)法解決，美國(guó)始終無(wú)法生產(chǎn)高強(qiáng)度,、大尺寸的激光成形鈦合金構(gòu)件,。2005年，美國(guó)從事鈦合金激光成型制造業(yè)務(wù)的商業(yè)公司Aeromet由于始終無(wú)法生產(chǎn)出性能滿足主承力要求的大尺寸復(fù)雜鈦合金構(gòu)件,，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的市場(chǎng)應(yīng)用而倒閉,。美國(guó)的其他國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也無(wú)法攻克這一難題,，只能進(jìn)行小尺寸鈦合金部件的打印或進(jìn)行鈦合金零件表面修復(fù)。

中國(guó)成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造,、應(yīng)用的國(guó)家

我國(guó)于1999年才開(kāi)始金屬零件的激光快速成形技術(shù)研究,，晚于美國(guó)十幾年，但是發(fā)展速度很快,，近年來(lái)在飛機(jī)鈦合金大型整體結(jié)構(gòu)件的激光快速成形方面取得了重要突破,，目前，中國(guó)已具備了使用激光成形超過(guò)12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力,，成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造,、應(yīng)用的國(guó)家。

中國(guó)航空業(yè)在3D打印技術(shù)上已經(jīng)走在了前列,，多個(gè)型號(hào)飛機(jī)使用了3D打印部件,，部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。資料顯示,，從2001年起,，我國(guó)開(kāi)始重點(diǎn)發(fā)展以鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)為主的激光3D打印技術(shù)。

圖為F-35的鈦合金整體框,，目前美國(guó)仍然只能使用水壓機(jī)來(lái)進(jìn)行這種構(gòu)件的生產(chǎn)

在3D打印領(lǐng)域,，中國(guó)是個(gè)后來(lái)居上者，但近年來(lái)發(fā)展極為迅速,，大有后來(lái)居上之勢(shì),。據(jù)新華社報(bào)道，中船重工第705研究所歷經(jīng)一年時(shí)間的研制,，該所在3D打印機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，借助直接金屬激光燒結(jié)快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了3D打印,，成為繼美國(guó),、德國(guó)的3D打印巨頭之后，世界上第四家掌握該技術(shù)的企業(yè),。

值得一提的是,，2015年7月16日北京航空航天大學(xué)在國(guó)防科技工業(yè)軍民融合發(fā)展成果展上，亮相的一具使用大型金屬構(gòu)件激光增材制造技術(shù)所生產(chǎn)的大型部件,，這具大型部件是航空飛行器所使用的機(jī)體部件之一,。這款以實(shí)物展出的大型飛行器構(gòu)件，是迄今國(guó)際上最大的激光增材制造主承力關(guān)鍵鈦合金構(gòu)件飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框,，無(wú)模,、整體、快速研制,。

2015年7月16日上午 北航展示國(guó)產(chǎn)新戰(zhàn)機(jī)3D打印大型金屬部件

而所謂的激光增材制造技術(shù),，就是3D打印技術(shù)中的一種,，采用這種激光增材制造技術(shù)制造的飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框，與傳統(tǒng)技術(shù)相比,，有著高性能,、低成本、快速試制的特點(diǎn),。生產(chǎn)周期只有采用傳統(tǒng)技術(shù)制造的五分之一,，同時(shí)在強(qiáng)度、壽命等各項(xiàng)指標(biāo)上,，與傳統(tǒng)工藝技術(shù)部件相比更加優(yōu)秀,。

3D打印技術(shù)可助中國(guó)加快新一代飛機(jī)的研發(fā)，3D打印技術(shù)可節(jié)省時(shí)間和材料,，研究人員能短期內(nèi)輕易打印出組裝樣機(jī)所需的各種高端,、精密的零部件。沒(méi)有制模和其他復(fù)雜的傳統(tǒng)工序,，造樣機(jī)的成本要低很多,，科學(xué)家可以不斷制造更多復(fù)制品用于試驗(yàn)。

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