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世界首架3D打印客机 21公斤中的迷你客机
2022-09-18

世界首架3D打印客机是什么样子?3D快速成型技术是众多快速成型技术之一,速成型技术大致可分为7大类,包括立体印刷、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、三维焊接、三维打印、数码累积成型等。近日,全球知名航空制造公司,法国空中客车公司在柏林航展上,展示了旗下最新设计的一款客机,这款用3D打印技术制造的客机,成为了世界上首架3D打印的客机。下面就跟一起具体看看世界首架3D打印客机等相关内容。

法国空中客车公司,作为世界上最大客机的设计生产商,其自身实力绝对得到了世界的认可,而此次空客公司,突然在柏林航展上亮相这款名叫Thor(TestofHigh-techObjectivesinReality,高科技对象的现实测试)的3D打印客机,让整个世界都开始猜测空客公司此举意欲何为。

据空客公司介绍,这架长4米、重量仅仅21公斤的客机,不仅仅是一架航空模型,这架迷你客机包含了正常的大型科技的所有设计,除了没有窗户之外,这就是架真正的客机,如果将它等量放大,这就是架每天在机场飞行的空中客车。

Thor是空客公司目前技术革新的一种尝试,据空客公司介绍,这架飞机除了电器元件之外,整架飞机都是使用一种名叫聚酰胺的材料打造而成,这种材料具有重量轻和韧性强等优点,这次在Thor上尝试的技术,会逐步应用到空客最新的A350客机的设计当中。

尽管这架3D打印客机只有4米长,并不能将乘客带上蓝天,但3D打印技术的发展,已经是日新月异,对于精密和集成化程度极高的大型客机,也能实现3D打印,这对于未来的航天工程的设计创新无疑会带来极大的推动。

3D打印技术应用

中航激光技术团队早在2000年前后,就已经开始投入“3D激光快速成型技术[1]”研发,起初属于跟随美国的学习阶段。2005年后,美国从事钛合金激光成型制造业务的商业公司Aeromet由于始终无法生产出性能满足主承力要求的大尺寸复杂钛合金构件,没有实现有价值的市场应用而倒闭。但中航激光技术团队并未因此放弃,在国家特别是军方资金的持续支持下,又经过数年奋斗,终于自主突破了“惰性气体保护系统”、“热应力离散”、“缺陷控制”、“晶格生长控制”等多项世界技术难题、生产出结构复杂、尺寸达到4m量级、性能满足主承力结构要求的产品,具有了商业应用价值。

中航激光经过10多年理论与技术积累,攻克了对国家具有重大应用价值的耐高温难变形金属(包括钛合金、高强钢、耐高温高强钢)大型结构件的激光3D焊接快速成形技术。与传统工艺相比,它节约了90%的十分昂贵的原材料,和相当于材料成本1~2倍的加工费用,创造了制造领域90%超高毛利率的神话。

中航激光的3D成型技术在财政部进行国有知识产权价值评估时,价值超过1亿,史无前例。据悉,不久,该项目还有望获得代表国家技术领域最高荣誉的国家技术发明一等奖。而与国外类似企业对比,无论从综合技术水平还是技术成熟度看,中航激光都具有一定优势。

3D打印技术研究方向

(1)提出“激光熔覆多元多相过渡金属硅化物高温耐磨耐蚀多功能涂层”研究新方向,研究出Cr3Si/Cr2Ni3Si等耐磨性能优异并同时具有“反常磨损-载荷特性”、“反常磨损-温度特性”、“不粘金属特性”等性质的过渡金属硅化物多功能涂层材料新体系10余个,系列研究论文被《AdvancedCoatingsSurfaceTechnology》国际期刊“专题报道”;

(2)在对高推重比航空发动机关键摩擦副零部件高温高速“超常”摩擦学行为深入研究基础上,研究出含碳量高达9~12%的“激光熔覆超高碳Cr-Ni-C高温自润滑特种耐磨涂层新材料”,在我国某新型航空发动机关键热端高温耐磨运动副零部件上得到成功应用,获“国防科学技术奖”二等奖;

(3)在对钛合金非接触激光熔化冶金晶体择优生长特性深入实验与理论研究的基础上,发明“定向生长柱晶钛合金激光区域约束熔铸冶金材料制备与发动机叶片等复杂零件激光直接成形新技术”,钛合金高温持久寿命提高10倍以上;

(4)突破飞机钛合金等高性能金属结构件激光快速成形关键技术及关键工艺装备技术,激光快速成形BT20钛合金机身关键结构件通过装机试飞前构件全部地面考核并已通过装机评审即将完成实际装机应用;将“合金超纯净精炼”、“定向凝固”、“快速凝固”等三大先进高温合金制备技术与“激光快速成形技术”有机融合为一体,提出“超纯净径向微细柱晶梯度组织高性能高温合金涡轮盘”新思路及其近终形零件激光直接成形制造新技术,成功制造出直径达450mm的超纯净径向微细柱晶梯度组织高性能高温合金涡轮盘件;

(5)发明了“水冷铜模激光熔炼炉”及难熔、难加工、高活性金属材料激光熔铸材料制备与零件直接成形新工艺”,成功实现W等难熔合金及W/W5Si3等难熔金属增强超高温“原位”复合材料及其零件的激光熔铸冶金制备与成形制造,为难熔难加工高性能合金材料的制备与复杂零件成形制造找到了一条新的途径;

(6)发现“高Jackson因子小面晶体”光滑液-固界面及台阶生长机制对凝固冷却速度及界面过冷度的高度不敏感性,对在经典凝固理论中被广泛接受的“随凝固冷却速度或界面过冷度的增加、小面晶体液/固界面结构将由原子尺度光滑向原子尺度粗糙转变、生长机制由侧向生长向连续生长机制转变”经典凝固理论“著名推论”的适用范围进行了合理补充。