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【中國智能制造網(wǎng) 智造快訊】航空航天技術(shù)，是國防實力的象征，也是國家政治的體現(xiàn)形式。在當(dāng)前國家局勢復(fù)雜多變，世界各國在經(jīng)濟(jì)、科技、國防等領(lǐng)域的競爭日益激烈的背景下，越早研發(fā)出高新技術(shù)就越能在競爭中獲得先導(dǎo)優(yōu)勢。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)及其廣泛應(yīng)用，更是引發(fā)了各國的布局熱潮。
3D打印技術(shù)優(yōu)勢漸顯，多方攜手實現(xiàn)航天夢！
近年來，3D打印產(chǎn)業(yè)已基本形成了以美、歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)主導(dǎo)，亞洲國家和地區(qū)后起追趕的發(fā)展態(tài)勢。中國在20世紀(jì)80年代末啟動了3D打印技術(shù)的研究，經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化步伐明顯加快。
目前，我國3D打印產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時期，發(fā)展?jié)摿薮?。?jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2018-2023年中國3D打印產(chǎn)業(yè)市場需求與投資潛力分析報告》顯示，2014年以來，我國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)張，2017年已達(dá)16.7億美元。
隨著3D打印技術(shù)不斷取得新的突破，該項技術(shù)逐漸在包括生物醫(yī)藥、航空航天、機(jī)械設(shè)備等在內(nèi)的多個領(lǐng)域加速落地。其中，3D打印技術(shù)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，使得航空航天領(lǐng)域產(chǎn)生了許多新的變化。
在應(yīng)用于航空航天的多項3D打印技術(shù)中，激光金屬3D打印技術(shù)廣受業(yè)內(nèi)人士肯定。激光金屬3D打印被稱為“3D打印王冠上的明珠”，是門檻高、前景好、前沿的技術(shù)之一。2015-2016年，激光金屬3D打印機(jī)銷量保持兩位數(shù)增長，是工業(yè)級3D打印領(lǐng)域逆勢上漲的一朵“奇葩”。由于激光金屬3D打印能快速制造出滿足要求、重量較輕的產(chǎn)品，它在航空航天領(lǐng)域得到大展身手的機(jī)會。
例如，2016年9月，GE斥資14億美元收購了瑞典Arcam公司和德國SLM Solutions集團(tuán)兩大金屬3D打印巨頭，加快布局3D打印航空發(fā)動機(jī)零部件業(yè)務(wù)，這對于降低能耗、縮短零件生產(chǎn)時間都是極為有利的。
一方面，由于航空航天領(lǐng)域大量需求大尺寸的精密構(gòu)件，采用3D打印技術(shù)就可以更的確定零件的尺寸大小。在2016年珠海航展上，西安一家公司展示的一款3D打印航空發(fā)動機(jī)中空葉片，總高度達(dá)933mm。同等條件下，采用一般技術(shù)可能較難實現(xiàn)這一中空葉片的生產(chǎn)和制造，而采用3D打印技術(shù)就可以快速、準(zhǔn)確的打印出所需要的產(chǎn)品。
另一方面，3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)相應(yīng)產(chǎn)品的微米納米水平。在強(qiáng)度、硬度不變的情況下，利用3D打印技術(shù)可以大大減輕產(chǎn)品的體積和重量。哈佛大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)的研究員3D打印出比沙粒還小的納米級鋰電池就證明了這一點(diǎn)，并且這款外觀“嬌小”的鋰電池能夠提供的能量卻不少于一塊普通的手機(jī)電池。
為了對3D打印技等多項前沿技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行規(guī)范，業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)也采取了行動。
近日，自動機(jī)工程師學(xué)會航空航天材料增材制造委員會發(fā)布了首套行業(yè)增材制造材料與工藝標(biāo)準(zhǔn)。這項標(biāo)準(zhǔn)包括4項具體內(nèi)容，主要涉及基于粉末床的激光熔融(LPBF)增材制造技術(shù)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，此次發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，可以支持航空航天裝備關(guān)鍵部件的認(rèn)證，并保證供應(yīng)鏈內(nèi)材料性質(zhì)數(shù)據(jù)的完整性與可追溯性。
這個標(biāo)準(zhǔn)出臺后，也引發(fā)了業(yè)界人士的熱議：為什么3D打印技術(shù)能在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮重大的作用呢？
，3D打印技術(shù)能夠提高材料的利用率，節(jié)約稀缺的戰(zhàn)略材料，降低制造成本。一般來講，航空航天制造領(lǐng)域大多使用價格昂貴的戰(zhàn)略材料，比如像鈦合金、鎳基高溫合金等金屬材料。采用傳統(tǒng)的制造方法，材料的使用率很低，一般不會大于10%，而采用3D打印技術(shù)就能提高材料的利用率、降低生產(chǎn)成本。
第二，3D打印技術(shù)可以優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，減輕重量，增加零件的使用壽命。對于航空航天武器裝備而言，減重是非常重要的主題。在重量減輕后，飛行裝備在飛行過程中具有更高的靈活性。與此同時，采用3D打印技術(shù)可以節(jié)省燃油，降低飛行成本。
第三，3D打印技術(shù)可以縮短新型航空航天裝備的研發(fā)周期，促進(jìn)新的航空航天裝備早日面世。3D打印技術(shù)使得高性能金屬零部件，尤其是高性能大結(jié)構(gòu)零件的制造流程大為縮短。此外，產(chǎn)品研發(fā)制造的周期也會縮短。
目前，與國外相比，我國在航空航天領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)、武器裝備制造等方面還存在著一定的差距。只有多方攜手共進(jìn)，才能實現(xiàn)偉大的航天夢。相信在不久的將來，包括3D打印在內(nèi)的多項高新技術(shù)將不斷成熟起來，我國的航空航天事業(yè)將會實現(xiàn)巨大的飛躍！
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