過去一個鈦合金航空異型件,100公斤的材料,摳到最后,只有5公斤是有用的,95公斤都是鐵屑扔掉了;而采用3D打印增材技術,可能只要6公斤,稍弱一切削就可以使用了。
100公斤只有5公斤真正有用,95公斤都是鐵屑扔掉了。不得不得說,這種傳統(tǒng)的制造方式真是驚人的浪費啊!!!
孫聰院士原話摘錄:
“早期的時候,我們有一個項目,要實現(xiàn)材料全部國產(chǎn),研制一型飛機。其中我們有一個叫鈦合金的型材,全機的飛機加在一起就要用二十公斤,就要投資五個億的拉伸機,才能把這個型材拽出來。當時我們就想兩種出路,一種就是不用鈦合金,能不能用高強度的,又耐高溫,強度又相當?shù)臇|西來代替。還有一種就是說我們不用這種加工工藝行不行。
在這個時候,北航的王華明老師,現(xiàn)在也是我們工程院的王華明院士,帶著一個小核桃,一個3D打印的鈦合金小核桃來找我。他說我用激光一點一點地把它加工出來的,激光堆焊出來的。后來我們說那你能不能給我們用這個工藝焊一個鈦合金出來。結(jié)果他回去用了三個月的時間,就做了這么一段鈦合金的小樣件。我們經(jīng)過力學的一個測試,覺得它完全可以代替這個鍛鑄件的水平。這件事兒,當時我們國家在鈦合金3D打印技術上,它是一個啟蒙,一個奠基。這種技術對這種異型結(jié)構,就不是正規(guī)有規(guī)律的形狀,這種結(jié)構做起來是非常簡捷的,也非常快速。
另外它是增材制造,也是我們低成本制造的一個方面。過去特別是我們航空的這個結(jié)構件兒,一般是一百公斤的材料,摳到最后只有五公斤是有用的,九十五公斤都是鐵屑扔掉了。所以說用這個3D打印的增材制造的方式,就是一點點,可能漲到六公斤,稍微一切削就可以來使用了,這也是低成本的一種方式。最后我們的3D打印實際上是獲得了國家科技發(fā)明的一等獎。”
傳統(tǒng)制造方式不僅僅是浪費材料的問題,制造成本更是高得出奇。孫聰院士透露的信息更讓人震驚:飛機上用的鈦合金型材,全機加起來20公斤,卻需要投資5個億的拉伸機,才能把這個型材拽出來。
還好,近年來,在我國新型飛機研制過程中,3D打印低成本制造技術成為了新手段。
據(jù)孫聰院士介紹,對鈦合金異型結(jié)構件,就是沒有規(guī)律和形狀的結(jié)構件,3D打印技術做起來非常簡捷,而且非常快速。
其實在此前的央視采訪中,孫聰院士也對3D打印在戰(zhàn)斗機上的應用情況進行過具體介紹:在起落架上,之前需要螺釘進行連接的兩個或者多個部件,通過3D打印技術可以一次成型;保證足夠強度的同時,既減輕了重量,還降低了加工難度。此前需要焊接才能完成的三通管路,通過3D打印技術能夠直接制造出一體結(jié)構,省去了之前焊接的流程,提高了成品化率。孫聰院干對于3D打印在新機上的應運,只是舉了兩個具體的例子,其實,3D打印對飛機結(jié)構的減重起著巨大的作用,中國現(xiàn)有的3D打印技術已經(jīng)可以打印飛機的一些承力框部件、飛機用鈦合金、航空發(fā)動機重要部件過渡鍛等。西北工業(yè)大學黃衛(wèi)東教授帶領的金屬3D打印創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊,已經(jīng)可以打印出C919大飛機鈦合金結(jié)構件,在我國新型戰(zhàn)機上的應用自然少不了3D打印技術。隨著技術的發(fā)展,零件構造越來越復雜,力學性能要求越來越高,重量卻要求越來越輕,通過傳統(tǒng)工藝很難制造。而3D打印則可以滿足這些需求。
據(jù)悉,中航集團沈陽所利用國內(nèi)結(jié)構設計新技術、新型結(jié)構材料和新工藝將蘇-27改進為殲-11B并裝備部隊,該機實現(xiàn)成噸減重,飛機結(jié)構強度和推重比明顯提高。這里面,3D打印技術功不可沒。









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