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3D打印技术成型是将金属熔融后叠加取得成品

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D****n
发表时间:2015-09-02 11:03:44

3D打印,学名为增材制造,是基于离散——堆积原理,采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术。目前最适用于高复杂度结构、极小批量航空航天等产业,被国内外公认为是对飞机、发动机等重大工业装备研制与生产具有重要影响的核心关键制造技术之一。



增材制造:在工件上激光沉积焊接


3D打印同时也被称为激光快速成型,是一种新兴制造技术。3D打印机可将电脑上的设计图转化为实物,将材料层层叠加直至取得成品。从金属制造和加工业来说,3D打印基本原理是将零件数字化模型进行空间网格化,通过像素化分解成为一个个空间点阵,然后利用金属微量熔融或烧结的沉积技术,将零件一层层堆积而成,它的成型原理类似于目前普遍使用的激光打印机,只是普通的激光打印机所打印的是平面图形,而3D打印则是通过累计一层一层的打印图形形成空间三维构型实体。


墨尔本市举行的阿瓦隆国际航空展上,澳大利亚研究人员发布了世界首款3D打印喷气式飞机引擎


航空工业应用的3D打印主要集中在钛合金,铝锂合金,超高强度钢,高温合金等材料方面,这些材料基本都是强度高,化学性质稳定,不易成型加工,传统加工工艺成本高昂的类型。

目前的3D打印技术通常分为4类,包括固化成形技术、叠层实体制造技术、熔融沉积造型技术和激光烧结技术。航空制造领域最前沿的3D打印技术当属高性能金属构件激光成型技术,该技术是以合金粉末为原料,通过激光熔化逐层堆积,从零件数模一步完成高性能大型复杂构件的成型。其优势在于能够制造出采用传统铸造和机械加工方法难以获得的复杂结构件,且很少或几乎没有材料浪费。


中船重工第七O五研究所试制完成金属直接烧结快速成型技术(DMLS)首台样机,成为世界上第四家掌握该技术的企业


直接金属激光烧结成型技术(Direct Metal Laser-Sintering,缩写DMLS)是3D打印技术领域王冠上的明珠。该技术因为直接用高能量的激光熔融金属粉末沉积,同时烧结固化粉末金属材料并自动地层层堆叠,以生成致密的几何形状的实体零件。而金属本身是致密体重熔,不易产生粉末冶金那样的成形时的空穴,结构件致密度可达99%以上,接近锻造的材料胚体。

通过选用不同的烧结材料和调节工艺参数,可以生成性能差异变化很大的零件,从具有多孔性的透气钢,到耐腐蚀的不锈钢再到组织致密的模具钢。采用DMLS技术甚至能够直接制造出非常复杂的零件,避免了采用铣削和放电加工,为设计提供了更宽的自由度。


第十届珠海航展上一个通过3D打印技术修复的受损战斗机涡扇发动机叶片


在2014年11月举办的第十届珠海航展上,西安铂力特激光成形技术有限公司参展。在展品中,笔者看到一个受损的战斗机涡扇发动机叶片。据了解,这块叶片是战斗机在使用过程中造成损坏,由西安铂力特使用3D打印技术进行了修复,实现了损坏零部件的修复再利用。还有一件展品就是C919客机缘条零件,该零件是首次在航展上曝光,作为大型客机的承重部件,已经能够使用国产的3D打印技术制造。


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