時(shí)間：2017-10-24 16:36來(lái)源：環(huán)球網(wǎng) 作者：中國(guó)航空
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經(jīng)過(guò)兩天時(shí)間，制造過(guò)程終于接近尾聲，技術(shù)人員小心翼翼地將“打印機(jī)”中多余的粉末掃去，一個(gè)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜和精巧的鈦金屬立方體顯現(xiàn)出來(lái)。
鑫精合激光科技發(fā)展有限公司副總經(jīng)理孫峰：鈦合金在我們冶金行業(yè)，是一種非常難成形的一種材料牌號(hào)，它的冶金工藝非常的復(fù)雜，通過(guò)我們這次3D打印工藝，把這么難做的一個(gè)鈦合金，通過(guò)我們3D打印工藝，呈現(xiàn)出這樣一個(gè)輕量化的結(jié)構(gòu)來(lái)。
在制造業(yè)中，傳統(tǒng)制造的方式是 “減材制造”，它是利用已有的幾何模型工件，用工具將材料逐步切削、打磨、減少，最終成為所需要的零件。而3D打印則恰恰相反，它是根據(jù)一個(gè)數(shù)字三維文件，在一個(gè)完全沒有任何材料的平面上，一點(diǎn)點(diǎn)逐層打印、添加材料，最終形成一個(gè)三維整體，這就是所謂的3D打印，也被稱為“增材制造”。
這樣一個(gè)邊長(zhǎng)20厘米左右的立方體，如果用傳統(tǒng)的金屬鑄造工藝制造，重量至少要在5公斤以上，而這個(gè)零件的重量卻只有0.5公斤，只有以前的十分之一，大大減輕了重量，卻具備高強(qiáng)度。孫峰現(xiàn)場(chǎng)給我們做了一個(gè)演示。
將近100公斤的孫峰，整個(gè)人站在這個(gè)立方體上都沒有問(wèn)題，孫峰告訴我們，它最大的承受力在300到400公斤，那可能是800倍到1000倍的載荷。
目前，在我國(guó)很多飛機(jī)、船舶甚至航天器的重要零部件上，都可以見到金屬3D打印的身影。無(wú)論是飛機(jī)、船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)、零部件，還是運(yùn)載火箭、空間航天飛行器、無(wú)人機(jī)等航空航天設(shè)備，金屬3D打印部件正在悄悄地取代著傳統(tǒng)制造的零件，并給航空航天等高端制造提供了更多的可能。航天器上很多大大小小的零件，都可以用這種結(jié)構(gòu)來(lái)替代原有的較為笨重的金屬。甚至一根頭發(fā)絲，就可以吊起來(lái)一個(gè)體積不小的衛(wèi)星上的小零件。
孫峰：它的輕量化效果非常的好，整個(gè)零件它的減重達(dá)到了30%以上，它給咱們整個(gè)火箭發(fā)射這一塊，成本節(jié)約了幾百萬(wàn)，甚至上千萬(wàn)人民幣的一個(gè)效果。我們傳統(tǒng)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，制造一顆衛(wèi)星它可能需要幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間，通過(guò)我們3D打印工藝實(shí)現(xiàn)整個(gè)衛(wèi)星的機(jī)構(gòu)，可能只需要十幾天的時(shí)間，一顆小的衛(wèi)星可以打出來(lái)。
3D打印作為一項(xiàng)前沿性的先進(jìn)制造技術(shù)，已經(jīng)成為全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的重要推動(dòng)力。 然而，多數(shù)的設(shè)備和工藝尚不成熟，還無(wú)法批量打出穩(wěn)定、耐用、高性能的工業(yè)品來(lái)，處在“模型制造”和實(shí)驗(yàn)階段。但是這種情況正在發(fā)生變化，我國(guó)的金屬3D打印正在不斷地向尖端制造靠攏。
在鑫精合的廠房里，一個(gè)大型的鈦合金航天器零件，即將在這臺(tái)由中國(guó)民營(yíng)企業(yè)自主研發(fā)的大型金屬3D打印機(jī)里誕生。
與小型的精密的金屬3D打印機(jī)的技術(shù)不同，大型的打印機(jī)采取了另一種不同的技術(shù)方式——同軸送粉工藝。而中國(guó)在這項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)走在了世界的先列。目前，能用3D打印技術(shù)制造出達(dá)到鍛造水平的金屬部件的國(guó)家，只有德國(guó)、美國(guó)、中國(guó)等少數(shù)幾個(gè)。而鑫精合批量制造大型鈦金屬結(jié)構(gòu)件的能力已經(jīng)在國(guó)際領(lǐng)先。
這種激光“打印”金屬粉末的工藝，使得金屬材料冷卻凝固速度極快，組織細(xì)小，力學(xué)性能優(yōu)異，也具備了像鍛件一樣的高強(qiáng)度。
直徑4米的航天器部件拆分成6個(gè)2米左右的大零件，3D打印并加工后，再進(jìn)行整體焊接。在過(guò)去，這樣巨大的金屬件從開模具到鍛造，再到機(jī)械加工，是個(gè)非常浩大的工程，通常需要一年時(shí)間才能完成，而用3D打印的方式，僅需要3-6個(gè)月。
張嘯雨：可能我們最快的在明年，或者是后年都會(huì)有發(fā)射的型號(hào)來(lái)去做這樣的一個(gè)嘗試。我們大概現(xiàn)在有60件到100件的產(chǎn)品已經(jīng)是在完成了制造，而且已經(jīng)開始裝星，已經(jīng)開始做整星級(jí)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
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