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中国航空D打印技术揭秘

2019-08-15 19:28:22来源:励志吧0次阅读

  最近几年,中国航空工业捷报频传,先进战斗机,舰载机,运输机接踵而出,其中最为引人关注的是,在201 年全球热潮中,以北航和西工大两个科研主体带动,沈飞、成飞、西飞等数家航空制造企业为主体,成为全球第二个能够在实际应用中利用制造飞机零件的国家。

  在民用领域,第一个应用这个技术的是日本佳能公司,他们在其顶级的单反相机壳体上使用类似的技术制造镁铝合金的特殊曲面的顶盖。

  美国90年代即开始应用 D技术造战机

  自航空技术出现以后,中国航空工业就一直居于落后的地位,建国60年以来,我们学苏联、学美国、学欧洲,中国航空工业给人的印象就是差半截,落后XX年的。

  D打印技术目前在全球也是前沿技术和前沿应用,最尖端的航空工业对这种技术最为关注也最严谨,美国90年代中期就获得这类技术的工业尝试,但是他们一直称为近净成型加工技术,F-22,F- 5都有应用,不过因为一些加工工艺等原因,美国也没有能大规模应用,但美国将这一技术一直作为先进制造技术而由美国国防高级研究计划局(DRAPA)牵头,组织美国 0多家企业对这一技术长期研究。

  日本佳能是首家使用 D打印技术民用公司

  在民用领域,第一个应用这个技术的是日本佳能公司,他们在其顶级的单反相机壳体上使用类似的技术制造镁铝合金的特殊曲面的顶盖。航空工业中,洛克希德-马丁和波音公司都曾展示过类似的飞机大框,只是没有明确表示技术渠道。那么,中国如何取得这样的成果的呢?这些技术有什么优势和缺陷呢? D打印技术成型是将金属熔融后叠加?

  从金属制造和加工业来说, D打印基本原理是将零件数字化模型进行空间格化,通过像素化分解成为一个个空间点阵,然后利用金属微量熔融或烧结的沉积技术,将零件一层层堆积而成,它的成型原理类似于目前普遍使用的激光打印机,只是普通的激光打印机所打印的是平面图形,而 D打印则是通过累计一层一层的打印图形形成空间三维构型实体。

  D打印可使用钛合金和超高强度钢等材料

  航空工业应用的 D打印主要集中在钛合金,铝锂合金,超高强度钢,高温合金等材料方面,这些材料基本都是强度高,化学性质稳定,不易成型加工,传统加工工艺成本高昂的类型。最初出现的技术是来源于电子束焊接技术,电子束焊接是利用高能电子束在真空或者接近真空的环境中,直接熔融焊接材料体,电子束具有快速融化,可数字控制扫描,可快速移动的特点,因此,利用电子束快速扫描形成成型的熔融区,用金属丝按电子束扫描线步进放置在熔融区上,电子束熔融金属丝形成熔融金属沉积,这种技术叫做电子束熔化成型(Electron?beam?melting,EBM),90年代美国麻省理工和普惠联合研发了这一技术,并利用它加工出大型涡轮盘件。

  电子束快速数字成型技术的基础是当时电子束焊发展已经成熟,工业级电子束可达几十千瓦,能够熔融焊接厚度超过40~100mm的金属板,在堕性气体隔绝保护下,或真空状态下,电子束可以处理铝合金,钛合金,镍基高温合金等。

  电子束熔化成型由于电子束聚焦点直径较大,加工过程中热效应较强,形成零件精度有限,它能获得比精密铸造更精确的零件胚形,可以减少约70~80%机械加工的工时及成本。

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