開創航空航天領域大尺寸增材制造技術新時代

　　夏日長空，5月5日，聚焦中國首飛成功的長征五號——B運載火箭上搭載了“3D打印機”，在飛行期間自主完成了連續纖維增強復合材料的樣件打印，并驗證了微重力環境下復合材料3D打印的科學實驗目標。這是中國首次開展軌道3D打印試驗，也是全球首次實現連續碳纖維增強復合材料的太空3D打印。

　　2020年7月23日，天問一號，開啟云端計劃，安裝在火星探測器上的首批3D打印件成功面世，至此遨游太空——長征五號遙四運載火箭搭載我國首次自主探測火星的“天問一號”火星探測器上，安裝使用了3D打印定制的零部件，其中包含相當一部分的金屬3D打印零件（鈦合金等），以其高強度、耐高溫、耐輻射等各種高性能特征，滿足在火星惡劣環境中正常工作運行的要求。中國的航空航天企業已經在集中精力探索如何通過3D打印技術保持航空航天制造技術的領先性，通過3D打印技術助力航空航天中國夢。

　　高端制造云端計劃——向著3D打印大型機的研制規劃和面向實際應用進軍

　　金屬3D打印技術在航空方面的應用主要是大尺寸、特殊材料、特殊結構和減重。減重對于航空業來說可是極為重要的突破與福音。無論是3D打印的發動機零部件，還是飛機機艙中的大型零部件，在航空制造業所進行的大量3D打印探索中，輕量化設計無疑是共同特點。比如，空中客車已經在其A350 XWB飛機上安裝了1000多種3D打印零件。在我國，這些金屬增材零件也往往都是用在國之重器上。

　　今年3月，國內金屬3D打印龍頭企業西安鉑力特增材技術股份有限公司推出了大幅面激光選區熔化設備BLT-S450（可選單激光/雙激光/四激光三種配置），將3D打印增材制造技術在航天液體動力領域大尺寸、復雜結構、高性能構件擴展應用和國產增材制造裝備的研發升級又向前推進了一大步。它特別適應航空航天領域大尺寸零部件增材制造成形時間長、可靠性要求高等研制需求，使零部件的最大成形尺寸可達450mm×450mm×500mm，滿足大推力重型運載液體火箭發動機關鍵部件大尺寸、復雜曲面精密結構成形、高工況等要求，為航天液體動力領域高質量發展賦能。BLT-S450還是面向未來智能工廠的金屬增材制造集成系統，核心技術和應用價值都處于世界先進水平。而今年6月推出的BLT-S600（成形尺寸為600mmX600mmX600mm）則是全球首臺三向成形尺寸均突破500mm的大尺寸、四激光金屬增材制造設備。

　　前沿開拓，引領創新——作為大尺寸增材制造技術不斷創造新高的領軍者

　　大尺寸、輕量化3D打印的優勢在民營航天領域也越來越得到凸顯。國內的零壹空間、深藍航天、星際榮耀、千乘科技等新一代航天企業在應用3D打印方面也正獲得不斷的突破。其中，深藍航天對主要功能部件進行優化設計，實現了國內液氧煤油火箭發動機推力室效率從95%到99%的技術跨越，承擔這一任務的正是來自鉑力特大尺寸金屬增材制造裝備，分別完成了試車發動機噴注器殼體和推力室身部兩個零件的金屬3D打印工作。

　　事實上，大尺寸一直以來都是金屬增材制造裝備發展的重要方向，更大的成形尺寸可以顯著擴大金屬增材制造技術的應用范圍。解決大尺寸復雜構件傳統制造過程中的難點和痛點，還可以實現中小尺寸復雜構件的批量化生產，提供短流程、數字化、品質可控的先進解決方案。對于鉑力特來說，考驗大尺寸金屬增材制造設備的核心要素并不是“誰的尺寸更大”，而是設備能否保證長時間穩定運行、高效率連續生產以及成形零件內外部品質優異可控，賦能大尺寸復雜構件成形以及中小尺寸復雜零件的批量生產。

　　自2020年3月以來，鉑力特先后將多次研發迭代、實測時間均在幾萬小時級別的BLT-S450、BLT-S600推入市場，圍繞著符合市場真實需求的成形尺寸、質量管控軟件、模塊化管理和售后保障等多方面，不斷精益、優化。于2020年8月25日重磅推出BLT-S510，并在此之前完成了400mmX400mmX780mm的鈦合金航空發動機葉片，以及尺寸為327mmX317mmX360mm、重量為4.2kg鋁合金導軌支架等的成功打印。鉑力特BLT-S510經過兩年匠心設計，積累五年使用經驗，以及二十余臺設備生產驗證，在成形尺寸、分層厚度、激光器功率及數量、最大掃描速度、重復定位精度、預熱溫度、氧含量控制、鋪粉效率等核心技術指標都達到國內外同類領先產品的水平；其出品零件具備通過航空航天重要質量認證的能力；多項自主研發軟件技術功能，保障設備成形質量和穩定性；相較于很多具備大尺寸成形但沒有經過生產驗證的同類企業，鉑力特最大的優勢是經過長時間、多種零件結構、多種類型的驗證，積累了豐富的生產經驗、工藝參數經驗，并具備專業、國際化的檢測能力。

　　基于此，鉑力特董事長兼總經理薛蕾博士在接受光明網采訪時說，“金屬3D打印的材料、裝備和工藝是互相耦合的，缺一不可。用戶需要的，往往是集合了設備、工藝、材料和設計等元素的綜合解決方案。深耕材料，自研設備，不斷提高服務能力，布局全產業鏈，更好地將高水平服務能力與設備結合，打包形成高性價比的解決方案，為設備用戶提供“交鑰匙”一站式解決服務。

　　作為工業界皇冠上的璀璨明珠，航空航天制造領域集成了一個國家所有的高精尖技術，而金屬3D技術作為一項重要的制造技術，更將隨著材料技術、計算機技術以及激光技術的不斷發展，在航天航空高端制造領域進一步綻放它的光芒，發揮國之重器的強大力量。以鉑力特為代表的3D打印金屬增材裝備與制造企業，相信也將革故鼎新、斷鰲立極。

　　轉自：光明網

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