青島3D打印技術在航空航天領域上的應用

3D打印技術實現復雜難加工零件的制造

航天航空裝備關鍵零部件的外形和內部結構通常較為復雜，鑄造、鍛造等傳統制造工藝難以精準加工，而金屬3D打印技術無需像傳統制造技術一樣研發零件制造過程中使用的模具，能讓讓高性能金屬零部件，尤其是高性能大結構件的制造流程大為縮短，這將極大的縮短產品研發制造周期。國防大學軍事后勤與軍事科技裝備教研部教授李大光表示上世紀八九十年代，要研發新一代戰斗機至少要花10-20年的時間，而如果借助3D打印技術及其他信息技術，少只需3年時間就能研制出一款新戰斗機，因為3D打印技術突出的優點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件。

3D打印技術顯著提高材料利用率

航天航空裝備對材料的性能和成分要求十分嚴苛，而材料的極大浪費也就意味著機械加工的程序復雜，生產時間周期長。傳統制造方法對材料的使用率很低，一般不會大于10%，甚至僅為2%-5%，對于難加工的技術零件，加工周期會大幅度增加，制造周期明顯延長，從而造成制造成本的增加。3D打印技術可以輕松地加工高熔點、高硬度的高溫合金、鈦合金等難加工材料，且3D打印加工過程中對材料的利用相對充分，只需進行少量的后續處理即可投入使用，材料的使用率達到了60%，有的可達90%以上，可以節約原材料且顯著的降低制造成本。

3D打印技術可有效實現零件減重

減重是航天航空武器裝備永恒不變的主題,不僅可以使飛行裝備在飛行過程中更靈活，而且可以減少載重量，節省燃油，降低飛行成本。但是傳統的制造方法已經將零件減重發揮到了極致，想再進一步發揮余力，已經不太現實。但是3D技術的應用可以在保證性能的前提下優化復雜零部件的結構，減少零部件數量，實現零部件的整體制造，無需焊接、鉚接等組裝工藝，經變換重新設計，將復雜結構設計成簡單結構，從而起到減輕重量的效果。而且通過優化零件結構，能使零件的應力呈現出合理化的分布，降低疲勞裂紋產生的危險性，從而提高零部件的結構強度、增強完整性和可靠性等性能、增加使用壽命。戰機的起落架是承受高載荷、高沖擊的關鍵部位，這就需要零件具有高強度的抗沖擊能力。美國F16戰機上使用3D技術制造的起落架，不僅滿足使用標準，而且平均壽命是原來的2.5倍。

3D打印技術可快速修復零部件破損部分

在航天航空領域，重大裝備造價昂貴，如果使用過程中出現零部件損壞或零件尺寸不合要求等問題，將造成很大經濟損失。此時，選擇利用3D打印技術修復零部件破損部分，使整體裝備快速投入使用是明智的。以高性能整體渦輪葉盤零件為例，當盤上的某一葉片受損，則整個渦輪葉盤將報廢，直接經濟損失價值在百萬之上。在以前，這種令人心痛的損失可能不可挽回，但是基于3D打印逐層制造的特點，我們只需將受損的葉片看作是一種特殊的基材，在受損部位進行激光立體成形，就可以回復零件形狀，且性能滿足使用要求，甚至是高于基材的使用性能。由于3D打印過程中的可控性，其修復帶來的負面影響很有限。事實上，3D打印制造的零部件更容易得到修復，匹配性更佳。相較于其他制造技術，在3D修復過程中，由于制造工藝和修復參數的差距，很難使修復區和基材在組織、成分以及性能上保持一致性。但是在修復3D成形的零件時就不會存在這種問題了。修復過程可以看作是3D打印過程的延續，修復區與基材可以達到優的匹配。這就實現了零件制造過程的良性循環：低成本制造+低成本修復=高經濟效益。

3D打印技術應用非常的廣泛，以上的四點描述的是關于3D打印機以及打印技術在航空領域上的應用，希望對大家有所幫助！