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3D打印技術優勢漸顯,多方攜手實現航天夢!

3D打印技術優勢漸顯,多方攜手實現航天夢!

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  3D打印技術優勢漸顯,多方攜手實現航天夢!

  近年來,全球3D打印產業已基本形成了以美、歐等發達國家和地區主導,亞洲國家和地區后起追趕的發展態勢。中國在20世紀80年代末啟動了3D打印技術的研究,經過多年的發展,產業化步伐明顯加快。

  目前,我國3D打印產業進入快速發展時期,發展潛力巨大。據前瞻產業研究院發布的《2018-2023年中國3D打印產業市場需求與投資潛力分析報告》顯示,2014年以來,我國3D打印產業規模不斷擴張,2017年已達16.7億美元。

  隨著3D打印技術不斷取得新的突破,該項技術逐漸在包括生物醫藥、航空航天、機械設備等在內的多個領域加速落地。其中,3D打印技術應用于航空航天領域,使得航空航天領域產生了許多新的變化。

  在應用于航空航天的多項3D打印技術中,激光金屬3D打印技術廣受業內人士肯定。激光金屬3D打印被稱為“3D打印王冠上的明珠”,是門檻最高、前景最好、最前沿的技術之一。2015-2016年,全球激光金屬3D打印機銷量保持兩位數增長,是工業級3D打印領域逆勢上漲的一朵“奇葩”。由于激光金屬3D打印能快速制造出滿足要求、重量較輕的產品,它在航空航天領域得到大展身手的機會。

  例如,2016年9月,GE斥資14億美元收購了瑞典Arcam公司和德國SLMSolutions集團兩大金屬3D打印巨頭,加快布局3D打印航空發動機零部件業務,這對于降低能耗、縮短零件生產時間都是極為有利的。

  一方面,由于航空航天領域大量需求大尺寸的精密構件,采用3D打印技術就可以更精準的確定零件的尺寸大小。在2016年珠海航展上,西安一家公司展示的一款3D打印航空發動機中空葉片,總高度達933mm。同等條件下,采用一般技術可能較難實現這一中空葉片的生產和制造,而采用3D打印技術就可以快速、準確的打印出所需要的產品。

  另一方面,3D打印技術可以實現相應產品的微米納米水平。在強度、硬度不變的情況下,利用3D打印技術可以大大減輕產品的體積和重量。哈佛大學和伊利諾伊大學的研究員3D打印出比沙粒還小的納米級鋰電池就證明了這一點,并且這款外觀“嬌小”的鋰電池能夠提供的能量卻不少于一塊普通的手機電池。

  為了對3D打印技等多項前沿技術在航空航天領域的應用進行規范,業內機構也采取了行動。

  近日,國際自動機工程師學會航空航天材料增材制造委員會發布了首套行業增材制造材料與工藝標準。這項標準包括4項具體內容,主要涉及基于粉末床的激光熔融(LPBF)增材制造技術。據業內人士分析,此次發布的標準,可以支持航空航天裝備關鍵部件的認證,并保證供應鏈內材料性質數據的完整性與可追溯性。

  這個標準出臺后,也引發了業界人士的熱議:為什么3D打印技術能在航空航天領域發揮重大的作用呢?

  第一,3D打印技術能夠提高材料的利用率,節約稀缺的戰略材料,降低制造成本。一般來講,航空航天制造領域大多使用價格昂貴的戰略材料,比如像鈦合金、鎳基高溫合金等金屬材料。采用傳統的制造方法,材料的使用率很低,一般不會大于10%,而采用3D打印技術就能提高材料的利用率、降低生產成本。

  第二,3D打印技術可以優化零件結構,減輕重量,增加零件的使用壽命。對于航空航天武器裝備而言,減重是非常重要的主題。在重量減輕后,飛行裝備在飛行過程中具有更高的靈活性。與此同時,采用3D打印技術可以節省燃油,降低飛行成本。

  第三,3D打印技術可以縮短新型航空航天裝備的研發周期,促進新的航空航天裝備早日面世。3D打印技術使得高性能金屬零部件,尤其是高性能大結構零件的制造流程大為縮短。此外,產品研發制造的周期也會縮短。

  目前,與國外相比,我國在航空航天領域的技術研發、武器裝備制造等方面還存在著一定的差距。只有多方攜手共進,才能實現偉大的航天夢。相信在不久的將來,包括3D打印在內的多項高新技術將不斷成熟起來,我國的航空航天事業將會實現巨大的飛躍!

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