近日，一架采用了3D打印技術(shù)生產(chǎn)的零件的“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機完成試飛，這被英國媒體視為航空制造領(lǐng)域大規(guī)模使用3D打印技術(shù)的標(biāo)志性事件。實際上，目前3D打印技術(shù)已經(jīng)在多國、多種飛機上得到了廣泛使用。中國航空工業(yè)部門在3D打印的部分應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入世界第一集團(tuán)。不過，專家認(rèn)為，3D打印技術(shù)并非萬能，短時間內(nèi)3D打印還無法完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工制造業(yè)。

打印版“狂風(fēng)”戰(zhàn)機首飛

據(jù)報道，英國防務(wù)巨擘BAE系統(tǒng)公司“最近加入了利用3D打印技術(shù)幫助制造戰(zhàn)斗機部件的公司行列”。該公司稱，使用了通過3D打印技術(shù)制造的部件的“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機在上個月進(jìn)行了成功試飛。這為戰(zhàn)機制造過程中廣泛使用3D打印技術(shù)鋪平了道路。報道稱，這次飛行意義重大，因為這被視為使用類似部件制造的作戰(zhàn)飛機的第一次飛行。報道稱，這些零部件包括座艙無線電整流罩和起落架的部分結(jié)構(gòu)以及進(jìn)氣道支架，它們均在皇家空軍基地的一處設(shè)施內(nèi)生產(chǎn)，一年的維護(hù)和修理成本將節(jié)省數(shù)十萬英鎊。

在航空航天領(lǐng)域使用3D打印技術(shù)已經(jīng)成為世界各國航空航天機構(gòu)的潮流。據(jù)報道，羅·羅公司去年稱，它計劃使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)部分飛機噴氣發(fā)動機的部件，而美國NASA最近測試了使用3D打印技術(shù)研制的火箭發(fā)動機部件。

貫穿飛機研發(fā)全過程

據(jù)報道，3D打印技術(shù)最初發(fā)展于1980年代，從2010年開始在商業(yè)方面得到了廣泛使用。目前3D打印技術(shù)在飛機的設(shè)計、制造和維護(hù)全過程中都得到有效應(yīng)用。在研制階段，可以通過3D打印技術(shù)制造其等比例模型；而在制造階段，3D打印技術(shù)可用于加工制造關(guān)鍵零部件；在維修過程中，可通過3D打印技術(shù)，用同一材料將缺損部位修補成完整形狀，修復(fù)后的零件性能不受影響，大大節(jié)約了時間和金錢。

目前的3D打印技術(shù)通常分為4類，包括固化成形技術(shù)、疊層實體制造技術(shù)、熔融沉積造型技術(shù)和激光燒結(jié)技術(shù)。航空制造領(lǐng)域最前沿的3D打印技術(shù)當(dāng)屬高性能金屬構(gòu)件激光成型技術(shù)，該技術(shù)是以合金粉末為原料，通過激光熔化逐層堆積，從零件數(shù)模一步完成高性能大型復(fù)雜構(gòu)件的成型。其優(yōu)勢在于能夠制造出采用傳統(tǒng)鑄造和機械加工方法難以獲得的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，且很少或幾乎沒有材料浪費。例如，美國的F-22飛機中尺寸最大的鈦合金整體加強框所需毛坯模鍛件重達(dá)2796公斤，而實際成形零件重量不足144公斤，造成大量的原材料損耗。

另外，3D打印技術(shù)所需的制造設(shè)備相對單一。傳統(tǒng)方法通常需要大規(guī)格鍛坯加工及大型鍛造模具制造、萬噸級以上的重型液壓鍛造裝備，制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，在鑄造毛坯模鍛件的過程中會消耗大量的能源，也降低了加工制造的效率。而激光3D打印技術(shù)能克服上述缺點。航空航天裝備中的零件構(gòu)造越來越復(fù)雜，力學(xué)性能要求越來越高，通過傳統(tǒng)工藝很難制造。而3D打印則可以滿足這些需求。

中國3D打印技術(shù)進(jìn)入第一集團(tuán)

中國航空業(yè)在3D打印技術(shù)上已經(jīng)走在了前列，多個型號飛機使用了3D打印部件，部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

中航工業(yè)的資料顯示，從2001年起，我國開始重點發(fā)展以鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)為主的激光3D打印技術(shù)。中國首款艦載機殲-15的總設(shè)計師孫聰曾透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)已廣泛用于新機設(shè)計試制過程。其中于2012年10月至11月首飛成功的機型，廣泛使用了3D打印技術(shù)制造鈦合金主承力部分，包括整個前起落架。目前，我國成為世界上繼美國之后第二個掌握飛機鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成型及技術(shù)的國家。

此外，由北航等單位組成的團(tuán)隊制造出了迄今世界尺寸最大的飛機鈦合金大型結(jié)構(gòu)件激光快速成型工程化成套設(shè)備。該團(tuán)隊利用激光快速成型技術(shù)制造出我國自主研發(fā)的大型客機C919的主風(fēng)擋窗框。此外，西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點實驗室發(fā)展的“激光立體成型”3D打印技術(shù)已經(jīng)用于國產(chǎn)大飛機C919的制造。中國利用激光打印直接制造C919飛機的中央翼根肋，傳統(tǒng)鍛件毛坯重達(dá)1607公斤，而利用激光成型技術(shù)制造的精坯重量僅為136公斤，節(jié)省了91.5%的材料，經(jīng)過測試，其性能比傳統(tǒng)鍛件還要好。

不過有專家認(rèn)為，3D打印技術(shù)短時間還無法完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)加工制造業(yè)。就以激光3D打印技術(shù)來說，它比較適合高性能的昂貴部件，別的手段做不出來的零部件。

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