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長征5號 、天問一號等“網紅”航空器的背後,3D打印有何貢獻?

供稿:工控網 2021/3/16 11:30:02
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近年,國內航空航天事業迅猛發展,增材製造的應用不斷深化。2020年對於我國的航天發展而言註定是不平凡的一年,也是我國航天走向世界的一年。航空航天產業技術突飛猛進的背後也離不開製造技術的升級換代,3D打印技術貢獻有目共睹,讓我們回顧2020看看有哪些代表性的應用。

下半年,長征五號遙五運載火箭成功將嫦娥五號探測器送入地月轉移軌道,探月工程第三步正式拉開序幕。這次“嫦娥”可不止是去往月球繞一圈,而是到月球上“挖土”,並將月球上的土壤和岩石帶回國。其中,長征五號運載火箭上的一個重要部件——級間解鎖裝置保護板,由中國運載火箭技術研究院航天材料及工藝研究所通過採用華曙高科連續增材製造系統HT1001P解決方案加工而成。

 

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華曙HT1001P

級間解鎖裝置保護板直徑達5米,單批次加工件數較少,加工頻次較低,如採用傳統注塑方式需要使用模具,模具成本高,且模具的保存成本也較高。而採用3D打印技術,則無需開模、一體成型。華曙高科與航天材料及工藝研究所的成功合作,將保護板拆分成50件分別打印,每個部件尺寸約為370mm*100mm*125mm,最後將零件拼接而成,耗時僅48小時。該部件的成功應用,實現了國產新型大幅面增材製造裝備的應用驗證。

 

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級間解鎖裝置保護板(材料來源:華曙高科)

若想面對面瞭解更多解決方案,歡迎您於今年5月26-28日前往TCT亞洲3D打印增才製造展覽會,蒞臨華曙高科展位(展位號:H02),現在掃描下方二維碼您可以立即免費預約參觀:

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預登記二維碼

10月,在我國首次火星探測任務飛行控制團隊控制下,“天問一號”探測器主發動機點火工作480餘秒,順利完成深空機動;

 

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據報道,“天問一號”火星探測器安裝使用了超過100個3D打印定製的零部件,其中包含相當一部分的金屬3D打印零件(如鈦合金等),具有高強度耐高温耐輻射等各種高性能特徵,可以滿足在火星惡劣環境中正常工作運行的要求。高能離子浮塵、空間碎片,要考慮結構的性能和特點,深空探測器結構包括高剛度、輕量化、尺寸穩定性、拓撲優化等等需求。

 

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過去一年,作為亞洲增材製造領域最大規模的專業展覽會——TCT亞洲展主辦團隊陸續與增材製造行業企業的高層做了不少面對面訪談。驚奇的是,幾乎所有的高層均表示:即使2020年疫情帶來了不小的影響,但是國內外航空航天行業客户的訂單量均顯著增長,甚至翻倍!

關於TCT亞洲展

TCT展源自英國,2015年進入中國。到2020年,TCT亞洲展已經成為亞洲第一、全球第二大增材製造技術專業展覽會。我們將在此一起探索3D打印、增材製造、工程軟件、檢驗測量以及其他相關創新設備和工藝所引領的數字化浪潮。

 

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20年下半年TCT亞洲展采訪南通金源,作為材料廠商,副總經理姜勇表示:“2020年航空航天市場進入爆發增長期,這個領域迫切需要高強輕質的材料,比如鋁合金、鈦合金以及發動機等部件用到的高温合金等。” 

3D打印服務商代表雲鑄三維總經理李俊鋒表示:“今後公司的目標將更加朝着航空航天的領域發展,行業需求更大的在於金屬3D打印,原來金屬打印訂單的比重不到10%,但2020年金屬與非金屬的比重竟達到了2:3。”

著名設備廠商SLM Solutions亞太區總經理馬建立在採訪中也同樣説道:“中國市場也是齊頭並進,在航天等領域的推進速度非常快,個人認為增材製造的總體成長速度會高於預期,會有新的加速。”

 

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3D打印完成的航空航天金屬部件

增材製造優勢顯著

中國空間技術研究院總體設計部張嘯雨老師分享道:在國家重大任務需求的背景下,對於技術的要求越來越高,必須迫切地設計出下一代的先進結構形式,而增材製造則是設計複雜結構最好的技術手段!

 

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根據TCT在行業媒體的調研中總結到以下三個增材製造技術最明顯的應用優勢:

一、實現結構一體化,避免焊接需求,美國東部時間2月18日,美國“毅力”號火星車在火星成功着陸,為2030年後人類探索火星做準備。漫遊車上的11個3D打印製成的金屬零件將隨着毅力號開啓火星漫步。其中六個3D打印熱交換器-掌型鎳合金板,可保護儀器的關鍵部件免受高温影響。通過傳統制造工藝,需要將機械加工的熱交換器的兩部分焊接在一起,但是通過3D打印可以避免焊接的需求,將熱交換器作為結構一體化零件製造出來。

 

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3D打印熱交換器內部(來源3D科學谷)

二,快速原型驗證,縮短新型航空航天裝備的研發週期,3D打印技術讓高性能金屬零部件,尤其是高性能大結構件的製造流程大為縮短。無需研發零件製造過程中使用的模具,這將極大的縮短產品研發製造週期,能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件。

三、提高材料的利用率,節約昂貴的戰略材料,降低製造成本。航空航天製造領域大多都是在使用價格昂貴的戰略材料,比如像鈦合金、鎳基高温合金等難加工的金屬材料。傳統制造方法對材料的使用率很低,一般不會大於10%,甚至僅為2%-5%。屬3D打印技術作為一種近淨成型技術,只需進行少量的後續處理即可投入使用,材料的使用率達到了60%,有時甚至是達到了90%以上。這不僅降低了製造成本,節約了原材料,更是符合國家提出的可持續發展戰略。

盤點2021年TCT亞洲展相關展商

作為今年最大的行業熱點,TCT主辦方結合目前為止的展商,為您分門別類,讓您更清晰、更全方位的瞭解今年行業展商,無論是材料、設備還是服務您都可以一站式的瞭解最新行業技術突破與革新,讓3D打印技術更深一步的祝您行業向前邁進!

    

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審核編輯(劉婷)
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