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激光3D打印技术在航空航天制造业展现出优越性

来源:航空制造网时间:2015-07-14点击量:676

    激光增材制造技术(激光3D打印)是一门融合了激光、计算机软件、材料、机械、控制等多学科知识的系统性、综合性技术。采用离散化手段逐点或逐层“堆积”成型原理,依据产品三维CAD模型,快速“打印”出产品零件,彻底改变了传统金属零件,特别是高性能难加工、构型复杂等金属零件的加工模式。

    激光增材制造技术在航空航天领域主要应用是结构和功能性金属部件的快速制造,迄今为止发展比较成熟的工艺有激光熔化沉积技术和激光选区熔化技术。

激光3D打印(前)及铸造的(后)空客机翼支架
    依靠自身的技术特点,激光增材制造技术在航空航天工业制造中展现去了无与伦比的优越性。美国和欧盟等国家开始大力发展增材制造,以将其应用于航空航天领域。2012年8月,美国增材制造创新研究所成立,联合了宾夕法尼亚州、俄亥俄州和弗吉尼亚州的14所大学、40余家企业、11家非营利机构和专业协会。欧洲航天局则于2013年10月公布了“惊奇”计划,该计划将汇集28家机构来开发新的金属零部件,新部件要比常规部件更轻、更坚固、更廉价,旨在“将增材制造带入金属时代”。此外,美国Boeing公司、Lockheed Martin公司、GE航空发动机公司、Sandia国家实验室和Los Alomos国家实验室、欧洲EADS公司、英国Rolls-Royce公司、法国SAFRAN公司、意大利AVIO公司、加拿大国家研究院、澳大利亚国家科学研究中心等大型公司和国家研究机构都对增材制造在航空航天领域的应用开展了大量研究工作。
    我国在金属材料激光增材制造处于世界先进水平,但是仍和欧美等发达国家存在一点的差距。西北工业大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学[15]等团队针对航空航天等高技术领域对结构件高性能、轻量化、整体化、精密成形技术的迫切需求,开展了钛合金、高温合金、超高强度钢和梯度材料激光增材制造工艺研究,突破结构件的轻质、高刚度、高强度、整体化成形,应力变形与冶金质量制,成形件组织性能优化等关键技术。

激光增材制造修复叶片
    随着激光增材制造技术的发展,其在航空航天制造领域扮演着愈来愈重要的较色,但是要真正的实现大规模产业化应用,还有很长的路要走。航空航天工业制造工艺的特殊性对激光增材制造就是提出了更高的要求。