激光为国产C919打印翅膀

2013-01-14 11:32

　　为国产大飞机C919制造中央翼缘条，是3D打印技术在航空领域应用的典型。据黄卫东介绍，中央翼缘条长达3米，是大型钛合金结构件，作为机翼的关键部件，以我国现有制造能力无法满足需求，如果向国外采购，势必影响大飞机的国产化率。西工大与中国商用飞机有限公司合作，应用激光立体成形技术解决了C919飞机钛合金结构件的制造问题。“激光立体成形制造成本与国外锻压制造成本差不多，最重要的是形成了具有自主知识产权的特色新技术。”黄卫东说，这项技术在航空航天发动机等关键部件的制造上也得到了运用。

　　西工大3D打印技术对零部件的修复也独树一帜。航空航天零件结构复杂、成本高昂，一旦出现瑕疵或缺损，只能整体更换，可能造成数十万、上百万元损失。而通过3D打印技术，可以用同一材料将缺损部位修补成完整形状，修复后的性能不受影响，大大节约了时间和金钱。

　　黄卫东说，3D打印技术其实离生活非常近，不仅仅是打印立体照片，在医学上也得到应用，比如植入的人工关节以往是按型号选配，通过3D打印技术，则可以制作最适合患者的钛合金关节。

　　激光3D打印在航空等领域的应用

　　激光快速成形是较为成熟的先进制造方式，激光快速成形是3D打印制造的一种，是利用计算机模拟切片的技术，逐步利用高能激光束熔化送到熔池中的粉末，如金属、陶瓷、塑料、砂等，从而逐步堆积成一定形状的零件和部件。说的形象点，就是先利用计算机切片，将零件分成一层一层，然后每一层利用类似于“十字绣”的工艺，一点一点用激光配合金属粉末堆积，最后一层一层拼接起来。

　　由于该技术将多维制造变为简单的由下至上的二维叠加，大大降低了设计与制造的复杂度，甚至可以制造传统方式无法加工的奇异结构，如封闭内部空腔、多层嵌套等。

　　快速制造技术与传统工艺相比具有独特的优越性和特点。

　　一、突破了传统去除加工方法的限制，无需零件毛坯和大型锻造、铸造设备及模具，可实现材料制备与成型的一体化，显著缩短零件制造周期、降低制造成本、提高材料利用率；

　　二、在同一套生产系统上可进行不同材料零件的制造，具有广泛的材料及设计适应性；

　　三、整个生产过程数字化，可以方便地通过材料及工艺的调节与控制，实现多种材料在同一零件上的集成制造，满足零件不同部位的不同性能需要；

　　四、由于采用非接触加工的方式，没有工具更换和磨损之类的问题，无切割噪音、振动以及废水、废料等排放，符合现代绿色制造理念。

　　快速制造思想产生于上世纪80年代。1992年，美国DTM公司(现已并入美国3DSystems公司)研制成功世界第一台采用粉末材料的激光快速制造装备。美国、德国、日本等国的制造企业将之用于蜡、砂型的快速制造，大大提升了传统铸造工艺的技术水平。