激光成型复杂钛合金技术广泛应用于航空航天

2019-08-15 19:28:33 来源: 张家口信息港

  两年前,一架名为 SULSA 的无人驾驶飞机横空出世震惊了世界。 SULSA 由英国南安普敦大学的两位年轻工程师设计和制造,除了驱动用的马达,包括机翼、整体控制面和舱门在内的所有部件都是在2天时间里 打印 组装出来的。

  也就是在短短两年时间里,技术已运用于军事和领域,造价高昂的战斗机、舰载机等也都能通过 打印出炉 了。目前我国已经具备了使用成形超过12平方米复杂钛合金构件的技术和能力,并在航空科研项目的设计试制中投入使用。

  生产效率是传统的 倍

  由于抓住了 投入产出比 的脉搏, D打印技术被英国《经济学人》杂志预测为 将推动新一轮工业革命的来临 。这一具有数字化、智能化等特点的先进 复制 制造技术在民用化的同时,也悄然成为国防和军事工业的 新贵 。

  在国防大学军事后勤与军事科技装备教研部教授李大光看来, D打印技术可以减轻后勤保障压力。就目前来说,使用相同数量的耗材制造零件, D打印机的生产效率是传统方法的 倍。如果在战场上有一台 D打印机,就可以及时生产出战场上消耗的武器装备和补给物资,这将大大减轻后方生产和后勤保障的压力。

  随着 制空权 对于现代战争的意义越来越重大,各国在积极研发新一代战机的同时, D打印技术也逐渐被吸纳运用其中。

  上世纪八九十年代,要研发新一代战斗机至少要花10 20年的时间。美国F-15战斗机从1966年计划研发到首飞就耗时6年,F-22则花了16年;俄罗斯的苏-27耗时10年,苏- 0也花了6年。

  在传统的战斗机制造流程当中,飞机的 D模型设计好后,需要进行长期的投入来制造水压成型设备,而使用 D打印这种增材制造技术后,零件的成型速度、应用速度得以大幅度提高。

  李大光表示, D打印技术突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件。如果借助 D打印技术及其他信息技术,少只需 年时间就能研制出一款新战斗机。

  钛合金 D打印用于新机

  在 D打印技术中,飞机钛合金大型整体关键构件激光成形技术是高端发展形势。作为早开发钛合金 D打印技术的国家,1985年,美国就在五角大楼的主导下秘密开启了钛合金激光成形技术的研究,并在1992年公之于众。随后美国继续研发这一技术,在2002年将激光成形的钛合金零件装上战机进行试验。

  今年1月14日,美国的电子束、等离子弧及电阻焊接设备制造商Sciaky公司宣布,他们已经成功掌握了使用电子束进行钛合金 D打印的制造技术。这项技术将被用于生产美国第五代隐形战斗机F- 5的多个零件。

  李大光表示,传统的武器装备生产主要是做 减 法。原材料通过切割、磨削、腐蚀、熔融等工序,除去多余部分形成零部件,然后被拼装、焊接成产品。这一过程中,将有90%的原材料被浪费掉。 D打印技术除了能够提升武器装备的研发速度,还能大幅降低武器装备的造价成本。

  作为全世界贵精密的战机,美国F- 5联合攻击战机每架售价至少1.5亿美元。相较于传统制造方式, D新技术制造的产品成本更低、寿命也更长。如果 000多架战机都使用这种技术制造部件,将可以节省数十亿美元的成本。

  虽然中国钛合金激光成形技术起步晚,但现在却具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,成为继美国之后、世界上第二个掌握该技术的国家。在今年5月举行的第十六届中国北京国际科技产业博览会上,获得 国家技术发明奖一等奖 的飞机钛合金大型整体关键构件激光成形技术得以展示。

  中航工业副总工程师、歼-15总设计师孙聪在今年全国两会期间曾透露,钛合金和M100钢的 D打印技术(增材制造技术)已广泛用于新机设计试制过程。广泛使用了 D打印技术制造钛合金主承力部分,包括整个前起落架。

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