开创航空航天领域大尺寸增材制造技术新时代
夏日长空，5月5日，聚焦中国首飞成功的长征五号——B运载火箭上搭载了“3D打印机”，在飞行期间自主完成了连续纤维增强复合材料的样件打印，并验证了微重力环境下复合材料3D打印的科学实验目标。这是中国首次开展轨道3D打印试验，也是全球首次实现连续碳纤维增强复合材料的太空3D打印。2020年7月23日，天问一号，开启云端计划，安装在火星探测器上的首批3D打印件成功面世，至此遨游太空——长征五号遥四运载火箭搭载我国首次自主探测火星的“天问一号”火星探测器上，安装使用了3D打印定制的零部件，其中包含相当一部分的金属3D打印零件（钛合金等），以其高强度、耐高温、耐辐射等各种高性能特征，满足在火星恶劣环境中正常工作运行的要求。中国的航空航天企业已经在集中精力探索如何通过3D打印技术保持航空航天制造技术的领先性，通过3D打印技术助力航空航天中国梦。金属3D打印技术在航空方面的应用主要是大尺寸、特殊材料、特殊结构和减重。减重对于航空业来说可是极为重要的突破与福音。无论是3D打印的发动机零部件，还是飞机机舱中的大型零部件，在航空制造业所进行的大量3D打印探索中，轻量化设计无疑是共同特点。比如，空中客车已经在其A350XWB飞机上安装了1000多种3D打印零件。在我国，这些金属增材零件也往往都是用在国之重器上。今年3月，国内金属3D打印龙头企业西安铂力特增材技术股份有限公司推出了大幅面激光选区熔化设备BLT-S450（可选单激光/双激光/四激光三种配置），将3D打印增材制造技术在航天液体动力领域大尺寸、复杂结构、高性能构件扩展应用和国产增材制造装备的研发升级又向前推进了一大步。它特别适应航空航天领域大尺寸零部件增材制造成形时间长、可靠性要求高等研制需求，使零部件的最大成形尺寸可达450mm×450mm×500mm，满足大推力重型运载液体火箭发动机关键部件大尺寸、复杂曲面精密结构成形、高工况等要求，为航天液体动力领域高质量发展赋能。BLT-S450还是面向未来智能工厂的金属增材制造集成系统，核心技术和应用价值都处于世界先进水平。而今年6月推出的BLT-S600（成形尺寸为600mmX600mmX600mm）则是全球首台三向成形尺寸均突破500mm的大尺寸、四激光金属增材制造设备。大尺寸、轻量化3D打印的优势在民营航天领域也越来越得到凸显。国内的零壹空间、深蓝航天、星际荣耀、千乘科技等新一代航天企业在应用3D打印方面也正获得不断的突破。其中，深蓝航天对主要功能部件进行优化设计，实现了国内液氧煤油火箭发动机推力室效率从95%到99%的技术跨越，承担这一任务的正是来自铂力特大尺寸金属增材制造装备，分别完成了试车发动机喷注器壳体和推力室身部两个零件的金属3D打印工作。事实上，大尺寸一直以来都是金属增材制造装备发展的重要方向，更大的成形尺寸可以显著扩大金属增材制造技术的应用范围。解决大尺寸复杂构件传统制造过程中的难点和痛点，还可以实现中小尺寸复杂构件的批量化生产，提供短流程、数字化、品质可控的先进解决方案。对于铂力特来说，考验大尺寸金属增材制造设备的核心要素并不是“谁的尺寸更大”，而是设备能否保证长时间稳定运行、高效率连续生产以及成形零件内外部品质优异可控，赋能大尺寸复杂构件成形以及中小尺寸复杂零件的批量生产。自2020年3月以来，铂力特先后将多次研发迭代、实测时间均在几万小时级别的BLT-S450、BLT-S600推入市场，围绕着符合市场真实需求的成形尺寸、质量管控软件、模块化管理和售后保障等多方面，不断精益、优化。于2020年8月25日重磅推出BLT-S510，并在此之前完成了400mmX400mmX780mm的钛合金航空发动机叶片，以及尺寸为327mmX317mmX360mm、重量为4.2kg铝合金导轨支架等的成功打印。铂力特BLT-S510经过两年匠心设计，积累五年使用经验，以及二十余台设备生产验证，在成形尺寸、分层厚度、激光器功率及数量、最大扫描速度、重复定位精度、预热温度、氧含量控制、铺粉效率等核心技术指标都达到国内外同类领先产品的水平；其出品零件具备通过航空航天重要质量认证的能力；多项自主研发软件技术功能，保障设备成形质量和稳定性；相较于很多具备大尺寸成形但没有经过生产验证的同类企业，铂力特最大的优势是经过长时间、多种零件结构、多种类型的验证，积累了丰富的生产经验、工艺参数经验，并具备专业、国际化的检测能力。基于此，铂力特董事长兼总经理薛蕾博士在接受光明网采访时说，“金属3D打印的材料、装备和工艺是互相耦合的，缺一不可。用户需要的，往往是集合了设备、工艺、材料和设计等元素的综合解决方案。深耕材料，自研设备，不断提高服务能力，布局全产业链，更好地将高水平服务能力与设备结合，打包形成高性价比的解决方案，为设备用户提供“交钥匙”一站式解决服务。作为工业界皇冠上的璀璨明珠，航空航天制造领域集成了一个国家所有的高精尖技术，而金属3D技术作为一项重要的制造技术，更将随着材料技术、计算机技术以及激光技术的不断发展，在航天航空高端制造领域进一步绽放它的光芒，发挥国之重器的强大力量。以铂力特为代表的3D打印金属增材装备与制造企业，相信也将革故鼎新、断鳌立极。转自：光明网 原文链接：http://shuzhiren.com/post/8557.html
