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中国3D打印制造技术已经走在世界前端

导读: 近年来,中国以先进战机为代表的各种尖端武器密集亮相,让世界看花了眼。为此有人传言称,中国航空工业迅速发展的“秘密武器”就是得益于领先世界的3D打印技术。

  近年来,中国以先进战机为代表的各种尖端武器密集亮相,让世界看花了眼。为此有人传言称,中国航空工业迅速发展的“秘密武器”就是得益于领先世界的3D打印技术。而中国也是目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造、应用的国家。

  那么果真是“横空出世”的3D打印技术成就了中国战机的高速发展吗?为此记者独家专访了中航工业沈阳飞机设计研究所副总设计师、飞机结构3D打印应用技术领军人物王向明。

  3D打印,这项被英国《经济学人》认为“将推动实现第三次工业革命”的技术,早已引发美国、欧洲诸国的激烈鏖战,“战火”从太空一直蔓延到器官移植,从建筑“烧”到每个人的日常用品,如果不是王向明亲口证实3D打印在我国航空领域的应用,实在很难相信它的真实性,更不会想到这项技术我们已经实实在在的走在了世界的前端。

3D打印

  随着航空工业的发展,有着质轻,强度高,耐高温等特点的钛合金材料开始大量被使用,不过,钛合金昂贵的价格和特殊的材料属性也带来不小的麻烦,而3D打印技术很好解决这些问题。

  王向明:飞机钛合金用量很大,钛合金很昂贵,是40-50万一吨,用传统工艺生产零件的话,最后零件材料的利用率都不到5%,另外这个材料很粘,加工的时间又长又费钱。基于这两条,一个零件的加工成本非常高,一公斤的制件可能都要几万元,所以从这个角度说,3D技术周期短、可以省很多钱。

  不仅如此,采用3D技术制造战斗机零部件,将给战斗机性能带来巨大的帮助。由于在制造过程中钛合金变形、断裂的技术难题无法解决,所以美国至今还没有生产出高强度、大尺寸的激光成形钛合金构件。

  相比之下,中国激光钛合金成形技术在航空领域已经得到了广泛的应用。今年5月24日,在第十六届中国北京国际科技产业博览会上,中航工业与北京航空航天大学联合展示了获得2012年度“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,一个5平方米钛合金加强框,就是通过3D打印技术成功制造。

  这个家伙,不仅是国内最大,还一举成为世界最大的3D技术制造的飞机钛合金零件。然而王向明在采访中表示:这还不够大!目前,中国已具备了使用3D打印技术制造更加复杂,尺寸更大的钛合金零件甚至部件技术和能力,成为目前世界上唯一掌握这一技术国家。

  王向明:2005年之前我们一直跟美国人在学,05年之后我们一直在对大型、复杂钛合金结构开展激光技术研究,在08-09年我们取得了突破性进展,并在我们国家一个重点型号上装机应用,目前为止。已经进行了批量供货,这不仅是批量供货问题,它的装机就标志着我们中国突破了钛合金大型复杂整体结构件的设计、制造和工程化的瓶颈,这就说明我们中国一下子跑到世界前面去了。

  在美军控制的一个军事基地附近,一架由3D打印机打印出来的无人机被叛军击落。几个小时后,一个实验团队赶在大量代替物生产出来之前搭乘直升机前往该基地。在几英里外的海岸线上,一个由军舰改造而成的海上海军工厂收到了各种3D打印原材料,并使用船上的打印机制造了从武器装备到食品到人体器官等的各种军需品。

  这就是军事专家幻想中,3D技术为未来战争带来的巨大变化。不过,在王向明看来,尽管3D给制造业带来一些变革,但是要做到“无所不能”,现在还尚未达到这个程度:

  王向明:之前有报道说美国人打了一支枪,这个不新鲜,这个20年前就能打,我办公桌上的树脂的飞机就是打印的,而且现在很多东西已经产业化了。有些人认为这就是第三次工业革命的到来,我认为现在还远远没到这个程度。这个东西只能说它是一个先进的或者是变革的制造技术,它具备传统工艺不具备的优点,它适合材料成本比较高,制造比较复杂,传统工艺造不出来的一些零件,到目前为止只能停留在这个认识上。

  王向明表示,随着3D技术的发展,未来的中国新型飞机,将不仅仅是打印零部件,整架飞机也有可能直接打印出来。总有一天,3D打印的中国飞机将翱翔在祖国的蓝天上:

  王向明:现在只能做很小一个功能件,如果有一天把零件做大、做强,把功能也做到一起,那这个时候就了不得了,我目前就在做这个事情,这个月的月底,我们就能做出来一个飞机十八分之一的大部段的一个笼子,将来某一天我真有可能做出一个飞机的大部段出来,也就是几年之后,或者十几年之后,我们离打印飞机就不远了,这就开始革命了。
 

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