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3D打印:冲破核心部件非国产的瓶颈

2015-07-18 08:59
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  众所周知,我国军事科技一直领先于民用工业,在一些高端科技的应用上当然也不例外。特别是像3D打印机这种类型的高科技技术,在军工产业已经获得广泛应用,而且技术也是相对成熟许多。

  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(即3D打印)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。

  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。以下为此次展出的3D打印大型战机构件的其它图片:

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