同轴送粉工艺3D打印技术要火 已获200亿元基金支持
而这样一个边长20厘米左右的立方体,如果用传统的金属铸造工艺制造,重量至少要在5公斤以上,而这个零件的重量却只有0.5公斤,只有以前的十分之一,大大减轻了重量,却具备高强度。
正因为这个轻量化、高强度特性,目前,在我国很多飞机、船舶甚至航天器的重要零部件上,都可以见到金属3D打印的身影。无论是飞机、船舶的发动机、零部件,还是运载火箭、空间航天飞行器、无人机等航空航天设备,金属3D打印部件正在悄悄地取代着传统制造的零件。
孙峰:它主要用于咱们航天应用上,它的轻量化效果非常的好,整个零件它的减重达到了30%以上,它给咱们整个火箭发射这一块,成本节约了几百万,甚至上千万人民币的一个效果。
航天器对重量的要求十分苛刻,轻量化又有强度的3D打印零件,成了一个很好的选择。航天器上很多大大小小的零件,都可以用这种结构来替代原有的较为笨重的金属。甚至一根头发丝,就可以吊起来一个体积不小的卫星上的小零件。
孙峰:新兴的轻量化的小型卫星,通过我们3D打印工艺它可以实现整个结构体重减轻,而且整个制造过程非常快,我们传统制造业来说,制造一颗卫星它可能需要几个月甚至几年的时间,通过我们3D打印工艺实现整个卫星的机构,可能只需要十几天的时间,一颗小的卫星可以打出来。
不仅可以在轻盈精巧的方面可以完胜,3D打印也在颠覆着大型金属部件的制造方式。在另一间厂房里,一个大型的钛合金航天器零件,即将在这台由中国民营企业自主研发的大型金属3D打印机里诞生。
鑫精合激光科技发展有限公司总经理李广生:整个零件的直径是将近4米,这么大的一个投影面积的一个钛合金,靠传统的工艺用这个模锻就是很难加工出来的,我们这个3D打印可以很轻松解决这个问题。
与小型的精密的金属3D打印机的技术不同,大型的打印机采取了另一种不同的技术方式——同轴送粉工艺。而中国在这项技术上已经走在了世界的先列。目前,能用3D打印技术制造出达到锻造水平的金属部件的国家,只有德国、美国、中国等少数几个。而鑫精合批量制造大型钛金属结构件的能力已经在国际领先。
这种激光“打印”金属粉末的工艺,使得金属材料冷却凝固速度极快,组织细小,力学性能优异,也具备了像锻件一样的高强度。
直径4米的航天器部件拆分成6个2米左右的大零件,一一3D打印并加工后,再进行整体焊接。在过去,这样巨大的金属件从开模具到锻造,再到机械加工,是个非常浩大的工程,通常需要一年时间才能完成,而用3D打印的方式,仅需要3-6个月。经过25天的连续打印,这个大型的钛合金零件即将生产完成。
这个巨大的钛合金零件,即将用在载人航天器上的飞行员返回舱,它要承受返回舱穿过大气层,着陆地面的巨大冲击力,所以对金属部件的性能要求也是极为苛刻。工作人员们对3D打印出来的金属性能一一进行检测,显示金属强度已经超过客户提出指标的5%以上。
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