資料圖：F-22型戰(zhàn)機。美國90年代中期就開始進行3D打印技術(shù)的工業(yè)嘗試，F(xiàn)－22,F－35都有應(yīng)用，只是沒有大規(guī)模應(yīng)用。
把粉末狀的原材料放進打印機，在激光的魔力作用下，你便能獲得你想要的——從玩具、模型、文物贗品、汽車部件，直到人體器官。這夢幻的一幕，便是風(fēng)靡全球、被英國《經(jīng)濟學(xué)人》認為“將推動實現(xiàn)第三次工業(yè)革命”的3D打印技術(shù)。
人們普遍認為，美國引領(lǐng)著這場工業(yè)革命。而近期，從中國曝光的幾則消息，卻令世人大吃一驚。
把這些消息綜合起來，證實了一個事實——中國已經(jīng)成為目前世界上唯一掌握激光成型鈦合金大型主承力構(gòu)件制造技術(shù)、并付諸實際應(yīng)用的國家。
憑借著鈦合金3D打印技術(shù)，中國在航空材料領(lǐng)域，第一次走到了世界先進水平的前列。
中國尖端戰(zhàn)機“井噴”的一大功臣
近日，在中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會上，中航工業(yè)與北京航空航天大學(xué)聯(lián)合展示了獲得2012年度“國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎”的飛機鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成型技術(shù)，以及通過其生產(chǎn)出的一個5平方米鈦合金加強框。
據(jù)外媒報道，3D打印技術(shù)正在被大面積用于中國正在研發(fā)中的首款航母艦載機殲-15、多用途戰(zhàn)機殲-16、第五代重型戰(zhàn)斗機殲-20、第五代中型戰(zhàn)斗機殲-31，以及商飛的民用大飛機C919上。
據(jù)央視新聞頻道報道，殲-15總設(shè)計師孫聰在兩會期間透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)，已被廣泛用于殲-15的主承力部分，包括整個前起落架。
西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院教授黃衛(wèi)東的團隊，曾制造出一根3米長的鈦合金構(gòu)件，作為C919機翼的重要部件。據(jù)他透露，中國發(fā)展能替代傳統(tǒng)復(fù)雜制造工藝的3D打印技術(shù)，已有將近20年了。
其實，目前我國已具備了使用激光成型超過12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力。
3D打印技術(shù)的應(yīng)用，大大加速了國產(chǎn)尖端戰(zhàn)機的研發(fā)進度。依托激光鈦合金成型造價低、速度快的特點，沈陽飛機工業(yè)集團在一年之內(nèi)連續(xù)組裝出殲-15、殲-16、殲-31等多型戰(zhàn)斗機，并進行試飛。
最大好處是令戰(zhàn)機性能獲得巨大提升
質(zhì)量輕、強度高、耐高溫的鈦合金，是軍用飛機的關(guān)鍵材料。然而，鈦合金昂貴的價格與特殊的材料屬性，導(dǎo)致使用傳統(tǒng)鍛造技術(shù)造出的零件，最大尺寸也不超過4.5平方米。
據(jù)沈陽飛機設(shè)計研究所副總設(shè)計師王向明介紹，鈦合金要40萬到50萬元一噸，而傳統(tǒng)工藝的材料利用率不到10%，如美國F-22戰(zhàn)機的鑄造鈦合金主承力部件，95%的原料都會被作為廢料切掉。“另外鈦合金很粘，加工的時間又長又費錢。”
而激光鈦合金成型技術(shù)，完全解決了難題。“加工1噸鈦合金復(fù)雜構(gòu)件，傳統(tǒng)工藝的成本大約2500萬元，而用激光3D快速成型技術(shù)僅130萬元左右。”加之不需要制造專用的模具，原本相當(dāng)于材料成本一到兩倍的加工費用，現(xiàn)在只需原來的10%。
) o: |5 ?* d! r) S' n除了省時省錢，更重要的是，通過3D打印，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、特殊的鈦合金構(gòu)件可以一體成型，而無需一個個鍛造出來再焊接在一起，大大提高了機身強度。
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特別“給力”的是——據(jù)專家估計，F(xiàn)-22的鈦合金鍛件，如果使用中國的3D打印技術(shù)制造，在強度相當(dāng)?shù)那闆r下，重量最多可以減少40%。這將大大提高戰(zhàn)機的推重比，令戰(zhàn)機性能獲得巨大提升。
因此在理論上，中國現(xiàn)有的渦扇發(fā)動機，如果用在廣泛應(yīng)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的殲-20等第五代戰(zhàn)機上，與F-22的推重比差距不會太大。這樣一來，我國相對落后的發(fā)動機技術(shù)，就不會過于“拖后腿”了。
(原標題：專家：如果F-22用中國3D打印技術(shù)制造可減重40%)
發(fā)表于 2013-6-4 12:55:21
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