開創(chuàng)航空航天領域大尺寸增材制造技術新時代

　　夏日長空，5月5日，聚焦中國首飛成功的長征五號——B運載火箭上搭載了“3D打印機”，在飛行期間自主完成了連續(xù)纖維增強復合材料的樣件打印，并驗證了微重力環(huán)境下復合材料3D打印的科學實驗目標。這是中國首次開展軌道3D打印試驗，也是全球首次實現(xiàn)連續(xù)碳纖維增強復合材料的太空3D打印。

　　2020年7月23日，天問一號，開啟云端計劃，安裝在火星探測器上的首批3D打印件成功面世，至此遨游太空——長征五號遙四運載火箭搭載我國首次自主探測火星的“天問一號”火星探測器上，安裝使用了3D打印定制的零部件，其中包含相當一部分的金屬3D打印零件（鈦合金等），以其高強度、耐高溫、耐輻射等各種高性能特征，滿足在火星惡劣環(huán)境中正常工作運行的要求。中國的航空航天企業(yè)已經(jīng)在集中精力探索如何通過3D打印技術保持航空航天制造技術的領先性，通過3D打印技術助力航空航天中國夢。

　　高端制造云端計劃——向著3D打印大型機的研制規(guī)劃和面向?qū)嶋H應用進軍

　　金屬3D打印技術在航空方面的應用主要是大尺寸、特殊材料、特殊結(jié)構(gòu)和減重。減重對于航空業(yè)來說可是極為重要的突破與福音。無論是3D打印的發(fā)動機零部件，還是飛機機艙中的大型零部件，在航空制造業(yè)所進行的大量3D打印探索中，輕量化設計無疑是共同特點。比如，空中客車已經(jīng)在其A350 XWB飛機上安裝了1000多種3D打印零件。在我國，這些金屬增材零件也往往都是用在國之重器上。

　　今年3月，國內(nèi)金屬3D打印龍頭企業(yè)西安鉑力特增材技術股份有限公司推出了大幅面激光選區(qū)熔化設備BLT-S450（可選單激光/雙激光/四激光三種配置），將3D打印增材制造技術在航天液體動力領域大尺寸、復雜結(jié)構(gòu)、高性能構(gòu)件擴展應用和國產(chǎn)增材制造裝備的研發(fā)升級又向前推進了一大步。它特別適應航空航天領域大尺寸零部件增材制造成形時間長、可靠性要求高等研制需求，使零部件的最大成形尺寸可達450mm×450mm×500mm，滿足大推力重型運載液體火箭發(fā)動機關鍵部件大尺寸、復雜曲面精密結(jié)構(gòu)成形、高工況等要求，為航天液體動力領域高質(zhì)量發(fā)展賦能。BLT-S450還是面向未來智能工廠的金屬增材制造集成系統(tǒng)，核心技術和應用價值都處于世界先進水平。而今年6月推出的BLT-S600（成形尺寸為600mmX600mmX600mm）則是全球首臺三向成形尺寸均突破500mm的大尺寸、四激光金屬增材制造設備。

　　前沿開拓，引領創(chuàng)新——作為大尺寸增材制造技術不斷創(chuàng)造新高的領軍者

　　大尺寸、輕量化3D打印的優(yōu)勢在民營航天領域也越來越得到凸顯。國內(nèi)的零壹空間、深藍航天、星際榮耀、千乘科技等新一代航天企業(yè)在應用3D打印方面也正獲得不斷的突破。其中，深藍航天對主要功能部件進行優(yōu)化設計，實現(xiàn)了國內(nèi)液氧煤油火箭發(fā)動機推力室效率從95%到99%的技術跨越，承擔這一任務的正是來自鉑力特大尺寸金屬增材制造裝備，分別完成了試車發(fā)動機噴注器殼體和推力室身部兩個零件的金屬3D打印工作。

　　事實上，大尺寸一直以來都是金屬增材制造裝備發(fā)展的重要方向，更大的成形尺寸可以顯著擴大金屬增材制造技術的應用范圍。解決大尺寸復雜構(gòu)件傳統(tǒng)制造過程中的難點和痛點，還可以實現(xiàn)中小尺寸復雜構(gòu)件的批量化生產(chǎn)，提供短流程、數(shù)字化、品質(zhì)可控的先進解決方案。對于鉑力特來說，考驗大尺寸金屬增材制造設備的核心要素并不是“誰的尺寸更大”，而是設備能否保證長時間穩(wěn)定運行、高效率連續(xù)生產(chǎn)以及成形零件內(nèi)外部品質(zhì)優(yōu)異可控，賦能大尺寸復雜構(gòu)件成形以及中小尺寸復雜零件的批量生產(chǎn)。

　　自2020年3月以來，鉑力特先后將多次研發(fā)迭代、實測時間均在幾萬小時級別的BLT-S450、BLT-S600推入市場，圍繞著符合市場真實需求的成形尺寸、質(zhì)量管控軟件、模塊化管理和售后保障等多方面，不斷精益、優(yōu)化。于2020年8月25日重磅推出BLT-S510，并在此之前完成了400mmX400mmX780mm的鈦合金航空發(fā)動機葉片，以及尺寸為327mmX317mmX360mm、重量為4.2kg鋁合金導軌支架等的成功打印。鉑力特BLT-S510經(jīng)過兩年匠心設計，積累五年使用經(jīng)驗，以及二十余臺設備生產(chǎn)驗證，在成形尺寸、分層厚度、激光器功率及數(shù)量、最大掃描速度、重復定位精度、預熱溫度、氧含量控制、鋪粉效率等核心技術指標都達到國內(nèi)外同類領先產(chǎn)品的水平；其出品零件具備通過航空航天重要質(zhì)量認證的能力；多項自主研發(fā)軟件技術功能，保障設備成形質(zhì)量和穩(wěn)定性；相較于很多具備大尺寸成形但沒有經(jīng)過生產(chǎn)驗證的同類企業(yè)，鉑力特最大的優(yōu)勢是經(jīng)過長時間、多種零件結(jié)構(gòu)、多種類型的驗證，積累了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗、工藝參數(shù)經(jīng)驗，并具備專業(yè)、國際化的檢測能力。

　　基于此，鉑力特董事長兼總經(jīng)理薛蕾博士在接受光明網(wǎng)采訪時說，“金屬3D打印的材料、裝備和工藝是互相耦合的，缺一不可。用戶需要的，往往是集合了設備、工藝、材料和設計等元素的綜合解決方案。深耕材料，自研設備，不斷提高服務能力，布局全產(chǎn)業(yè)鏈，更好地將高水平服務能力與設備結(jié)合，打包形成高性價比的解決方案，為設備用戶提供“交鑰匙”一站式解決服務。

　　作為工業(yè)界皇冠上的璀璨明珠，航空航天制造領域集成了一個國家所有的高精尖技術，而金屬3D技術作為一項重要的制造技術，更將隨著材料技術、計算機技術以及激光技術的不斷發(fā)展，在航天航空高端制造領域進一步綻放它的光芒，發(fā)揮國之重器的強大力量。以鉑力特為代表的3D打印金屬增材裝備與制造企業(yè)，相信也將革故鼎新、斷鰲立極。

　　轉(zhuǎn)自：光明網(wǎng)

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