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中国歼20用上3D打印技术:外国同行不敢相信

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-10-13 15:34:07   来源:中网资讯综合  浏览次数:1086  
核心提示:目前,我国已经具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并已经成功投入了多个国产航空科研项目的原型机和批产型号的制造中,比如C-919客机的大型机头整体件和机鼻前段,也都是中国通过激光3D打印生产的,中国成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造,并且成功批量装机的国家。
 古人云:不积跬步,无以至千里。航空航天作为各方面顶尖技术的集大成者,需要各个行业的全面、均衡发展作为基础。材料作为构成各个部件的基础,自然是“基础中的基础”,在航空航天产业有着极其重要的作用,以至于有了“一代材料,一代航空”的说法。今天,复合材料和钛合金材料的广泛应用,标志着人类航空技术的一次飞跃,实际上,人类的航空发展史也是航空材料的发展史,但复合材料和钛合金零件生产却非常麻烦。

据悉,传统的钛合金零件制造主要依靠铸造和锻造,其中铸造零件易于大尺寸制造,但重量较大且无法加工成精细的形状。锻造切削虽然精度较好,美国F-22战机主要承力部件便是大型铸造钛合金框。但是零件制造浪费严重,原料95%都会被作为废料切掉,而且锻造钛合金的尺寸受到严格限制。中国的激光3D打印技术彻底解决了这一难题。


我国首次展示的某型战斗机超大尺寸钛合金件

    据外国媒体称,目前,中国歼-15、歼-31和歼-20战斗机都使用了激光3D打印技术,而歼-31战机至少有4个激光成型“眼镜式”钛合金主承力构件加强框。目前,我国已经具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并已经成功投入了多个国产航空科研项目的原型机和批产型号的制造中,比如C-919客机的大型机头整体件和机鼻前段,也都是中国通过激光3D打印生产的,中国成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造,并且成功批量装机的国家。


F35内部结构图

    有趣的是,美国是世界上最早开展激光3D打印生产铝合金和钛合金材料的国家,但美国在上世纪90年代,试验了一个F/A-18C战斗机激光3D打印零件之后,就在这项技术上始终没法获得比较大的技术突破,据资料显示,这架F/A-18C战斗机的零件出现了明显的裂缝,显示其结构强度远远达不到飞行要求,而解决强度和静力疲劳问题这个难题,却被中国军工人率先攻克。

    诚然,在技术上,中国还有很多地方落后于美国,但是中国人只要脚踏实地,刻苦攻关,就没有我们这个民族解决不了的难题,在技术上,没有谁会永远领先,也没有谁会永远落后,强者必须自强。

中国战机技术突飞猛进:四代机用上3D打印构件

    军民融合,共圆中国梦。7月16日上午,国防科技工业军民融合发展成果展在北京隆重开幕,近千项具有代表性的军转民重大成果和产品集中亮相。此次展览是国防科技工业领域首次举办军民融合主题展览,也是全部军工集团公司首次以集团整体形象对外展示。

    在展会现场,多家大型参展商都带来了最新的军用和民用产品成果,其中不少展品是首次亮相。在北京航空航天大学展台处,记者就看到了一具使用大型金属构件激光增材制造技术所生产的大型部件。据现场工作人员介绍,这具大型部件是航空飞行器所使用的机体部件之一。在宣传展板上,记者也留意到,北航激光增材已制造近50件大型关键钛合金、超高强度钢构件,通过大型运输机、大型客机、舰载机、新型火箭等装备的静强度、动强度、疲劳寿命、冲击、震动等全尺寸零件试验考核。


“大型金属构件激光增材制造技术”生产的飞机机身整体加强框

    据了解,这款以实物展出的大型飞行器构件,是迄今国际上最大的激光增材制造主承力关键钛合金构件飞机机身整体加强框,无模、整体、快速研制。而所谓的激光增材制造技术,就是3D打印技术中的一种,采用这种激光增材制造技术制造的飞机机身整体加强框,与传统技术相比,有着高性能、低成本、快速试制的特点。现场工作人员介绍,展出的这款飞机机身整体加强框,生产周期只有采用传统技术制造的五分之一,同时在强度、寿命等各项指标上,与传统工艺技术部件相比更加优秀。除了这款飞机机身整体加强框外,现场还展出了使用这种激光3D打印技术制造的国产C919大飞机驾驶舱玻璃窗框架。


    在现场的一份考核报道里提及,中国飞机强度研究所根据歼-XX舰载机、四代机方案、XX大型运输机等飞机研制任务要求,对采用激光成形技术制造的多个钛合金部件进行飞机构件的性能考核试验,其中四代机方案激光成形钛合金翼身构件通过静力及疲劳性能寿命考核,满足飞机设计要求。其他考核试验结果中,采用激光成形技术制造的钛合金构件均顺利通过,并且表现出了构件强度裕度很大的优势。由此得知,采用激光成形技术制造的部件已经在一些国产新型战斗机上得到了应用,并表现出良好的效果。而展会现场展出的这具机身整体加强框,从外观上不难推断出,是战斗机所使用的。

    关于3D打印技术在中国航空制造业领域的应用,香港《南华早报》曾有报道,中国第一款本土商用客机C-919、第一款舰载战斗机歼-15、多用途战斗轰炸机歼-16、第一款本土隐形战斗机歼-20及第五代战斗机歼-31的研发均使用了3D打印技术。

    北京航空航天大学航空材料专家王华明教授去年、、在中国科学院一个专题讨论会上曾经表示,中国现在仅需55天就可以“打印出”C-919客机的主风挡整体窗框。王华明说,欧洲一家飞机制造公司表示,他们生产同样的东西至少要两年,光做模具就要花200万美元。2012年1月18日,王华明教授主持的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目获得国家技术发明一等奖。王华明认为,中国大型3D打印技术已超过美国,因为许多美国同行只是用这门技术生产“小玩意”。

 

    展会现场展出的这具飞机机身整体加强框,只是中国3d打印技术在航空制造领域应用的一个缩影。在2014年11月举办的第十届珠海航展上,记者就曾采访过当时唯一的一家3D打印参展商——西安铂力特激光成形技术有限公司。在展品中,记者看到一个受损的战斗机涡扇发动机叶片。据了解,这块叶片是战斗机在使用过程中造成损坏,由西安铂力特使用3D打印技术进行了修复,实现了损坏零部件的修复再利用。

 

    还有一件展品就是C919客机缘条零件,该零件是首次在航展上曝光,作为大型客机的承重部件,已经能够使用国产的3D打印技术制造。

    随着中国制造在航空领域的不断进步,3D打印技术也迎来了发展的春风,相信在不久的将来,这一技术会更加成熟与完善,成为国际制造业中的一支标杆。


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