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中国3D打印“制造”战斗机 实力赶超老美?

2015-10-10 14:36
Minor昔年
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  作为最顶尖的科技行业,航空航天集中了科学技术的众多新成就,需要各个行业全面、平衡发展作为基础。而用于制造航空航天部件的材料,好比制造房屋的奠基石,自然是基础中的基础。历年来,科学家们一直在研制和开发更好的航空航天材料并取得了不小的成就,复合材料和钛合金材料的广泛应用,标志着人类航空技术的一次飞跃,但事实上,复合材料和钛合金零件生产却非常麻烦。

  据了解,传统的钛合金零件制造主要通过铸造和锻造来完成。其中,铸造主要用于生产大尺寸零件,其重量大且无法达到精准,锻造虽然精确度较高,但制造过程中的原料浪费很大,几乎95%的原料都会被作为废料切除掉,而且,锻造产品的尺寸受到严格限制,这就使得钛合金材料的生产效率和生产质量都大大降低。不过近年来,中国采用激光3D打印技术制造钛合金材料,彻底解决了这一难题。

  据外国媒体报道,中国歼-15、歼-31和歼-20战斗机都使用了激光3D打印技术,目前,我国已经具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并成功用于多个国内航空科研项目中,如C-919客机的大型机头整体件和机鼻前段就是用的激光3D打印制造的。到目前为止,中国是世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造并成功批量装机的国家。

  上图为我国首次展示的某型战斗机超大尺寸钛合金件,这个部件是战斗机中段机身上的钛合金主承力构件加强框,这个框体的两个眼镜形状的“圆洞”为仿制发动机的预留空间,由于这个结构非常复杂,美国在制造F-22战斗机的此种部件时,采用常规的“分段铸造各个构造体,然后通过热等静压和高精度焊接将构造体组合成框体”的模式来生产,但中国通过激光3D打印技术,通过钛合金材料“生成”一个一体成型的超大型部件,并不需要进行多次焊接,节省了大量人力物力和财力。

  更有趣的是,在中国军工运用激光3D打印生产铝钛合金材料之前,美国已经开展过这项科研,据资料显示,早在上世纪90年代,美国试验了一个F/A-18C战斗机激光3D打印零件,但不久以后,这家架斗机的零件就出现了明显裂痕,其结构强度远远达不到飞行要求,直到现在,美国也并未在该项技术上获得较大的技术突破。而解决强度和静力疲劳问题这个难题,却被中国军工人率先攻克。

  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”。

  诚然,中国的科技有很多地方仍然落后于美国,但只要我们一直秉持脚踏实地、刻苦攻关的科研精神,就没有我们无法解决的难题,技术上,没有谁能够永远领先,也没有谁会永远落后,强者自强!

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