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从C919到歼15 中国激光快速成型技术突飞猛进

  我国自20世纪90年代初开始推进增材制造技术研究,已经取得了一批基础研究和产业化成果,部分甚至处于世界领先水平。如西安交通大学开展了料光固化快速成形、金属熔敷制造、生物组织制造、陶瓷光固化成形研究,建立了快速制造国家工程研究中心;华中科技大学开展了叠层制造、选择性激光烧结、选择性激光熔化、激光近成形等技术研究;清华大学开展了多功能快速成形设备、熔融沉积制造设备、电子束制造设备、生物打印技术研究;北京隆源公司开展了激光选取烧结设备研究;中航625所开展了电子束成形制造研究,华南理工大学开展了激光金属烧结技术研究。特别是北京航空航天大学、西北工业大学开展的金属熔敷成形技术研究,在国际上首次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺和成套装备,目前已给我国提供飞机的大型零部件,如发动机隔框、起落架等,并且成本低、速度快,处于国际领先水平。湖南华曙高科技有限责任公司通过引进海外研发团队开发出选择性激光尼龙烧结设备,并首次实现对美国出口,这标志着我国在这项尖端装备制造领域取得了重大技术突破。

  通过科研开发和设备产业化,目前中国已经改变了该类设备早期依赖进口的局面,并在全国建立了20多个服务中心,设备用户遍布医疗、航空航天、汽车、军工、模具、电子电器、造船等行业。2011年,我国增材制造产业市场规模近10亿元(不含军工市场)。随着我国制造业的整体升级和在医疗、航空航天、汽车、军工、消费电子产品、地理信息、艺术设计、模具等行业的推广应用,增材制造市场还将进一步扩大。

  近期的两则新闻表明,以激光快速成型为代表的3D打印技术正在航空制造领域扮演越来越重要的角色:

  国产大飞机C919中央翼缘条由3D打印制造

  西北工业大学凝固技术国家重点实验室,是我国3D打印技术研发最出色的单位之一,主要发展名为“激光立体成形”的3D打印技术。该技术通过激光融化金属粉末,几乎可以“打印”任何形状的产品。其最大的特点是,使用的材料为金属,“打印”的产品具有极高的力学性能,能满足多种用途。

  “随着航空航天技术的发展,零件构造越来越复杂,力学性能要求越来越高,重量却要求越来越轻,通过传统工艺很难制造。而3D打印则可以满足这些需求。”西工大凝固技术国家重点实验室主任黄卫东说。

  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。

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