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飞机火箭,万物皆可3D打印?

时间:2020-07-21 来源:青岛融邦科技有限公司
      说起3D打印,你一定有所耳闻,前一阵子,3D打印还迎来了它的“高”光时刻——去太空了!
      5月5日首飞成功的长征五号B运载火箭上搭载了我国新一代载人飞船试验船,飞船上有一台“3D打印机”。这是我国首次进行太空3D打印实验,也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。
      本次在轨3D打印的两个样件,一个是蜂窝结构(代表航天器轻量化结构),另一个是CASC(中国航天科技集团有限公司)。
      不过,这可不是3D打印在航空航天领域初显光芒,3D打印早在航空航天领域出现,可以追溯到上世纪90年代。比起3D打印,这项技术有一个更为专业的名词——增材制造(Additive Manufacturing,AM)。
      增材制造的概念是在20世纪80年代提出的,区别于传统的铸、锻、焊等热加工“等材制造”和车、铣、磨等冷加工“减材制造”,增材制造技术采用材料逐渐累加的方法,在一台设备上可快速而精密地制造出任意复杂形状的零件,从而实现“自由制造”,大大降低了材料成本,缩短了加工周期。
      作为航空航天领域的“宠儿”,增材制造已发展成为提升航空航天设计与制造能力的一项关键核心技术,其应用范围已从零部件级(飞机、卫星、高超飞行器、载人飞船的零部件打印)发展至整机级(发动机、无人机、微/纳卫星整机打印)。经过几十年的发展,中国在航空航天金属增材制造领域取得了较大进展。
      北京航空航天大学王华明院士团队研制出了国际领先的飞机钛合金大型结构件激光增材制造工程化成套装备。
青岛3d打印
      根据所使用的热源不同,金属增材制造可以分为激光增材制造,电子束增材制造和电弧增材制造。2020年,《中国激光》出版“纪念激光器诞生60周年”专题,封面论文由《中国激光》编委、南京航空航天大学材料科学与技术学院顾冬冬教授受邀撰写,题为《航空航天高性能金属材料构件激光增材制造》。
      论文系统论述了航空航天领域3类典型应用材料、4类典型结构的激光增材制造及航空航天应用进展,并对激光增材制造技术在材料-结构-工艺-性能一体化方向进行了总结和展望。
      以下,青岛3D打印小编从这篇综述论文中摘录出航空航天高性能金属材料构件激光增材制造的一些发展和突破,与各位分享。
      两大激光增材制造典型工艺
      基于激光与粉末的增材制造技术已形成两类典型成形工艺,并表现出两种不同的发展方向:
      一类是基于喷嘴自动送粉的激光熔化沉积(LMD)技术或激光立体成形(LSF)技术,它利用高能激光熔化同步供给的金属粉末,采用特制的喷嘴在基板上逐层沉积成形构件,主要面向大型金属构件。
      另一类是基于粉床自动铺粉的选区激光熔化(SLM)技术或激光粉床熔融(LPBF)技术,它利用高能激光熔化处于松散状态的粉末薄层(厚度通常为20-50 μm),基于粉床逐层精细铺粉、激光逐层熔凝堆积的方式,成形任意复杂形状的高致密度构件,主要面向中小型复杂构件直接精密净成形。