3Ｄ打印技術在航空制造領域的應用進展

３Ｄ打印技術作為“第三次工業(yè)革命的重要標志”，被認為是推動新一輪工業(yè)革命的重要契機。３Ｄ打印技術綜合了數(shù)字化建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多方面的前沿技術知識，３Ｄ打印機是該技術的核心裝備，此外，新型打印材料、打印工藝、設計與控制軟件等也是３Ｄ打印技術體系的重要組成部分。

３Ｄ打印技術在航空制造領域的應用主要集中在 ３個方面：產(chǎn)品外形驗證、直接產(chǎn)品制造和精密熔模鑄造的原型制造。早在２０世紀９０年代后期，美國就已經(jīng)采用“選擇性激光熔凝”３Ｄ打印技術制造了Ｊ－２Ｘ火箭發(fā)動機的排氣孔蓋。近年來波音公司已經(jīng)利用３Ｄ打印技術制造了大約３００種不同的飛機零部件�？湛褪褂茫常拇蛴〖夹g制造了Ａ３８０飛機客艙行李架，在“臺風”戰(zhàn)斗機中采用了３Ｄ打印技術生產(chǎn)的空調(diào)系統(tǒng)，近年來制定了“透明飛機”概念，并計劃在２０５０年左右采用３Ｄ打印技術生產(chǎn)制造出整架飛機。ＧＥ航空在２０１２年１１月２０日收購了ＭｏｒｒｉｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ３Ｄ打印公司，計劃采用該公司的３Ｄ打 印技術制造ＬＥＡＰ發(fā)動機組件。２０１３年１月１４日美國Ｓｃｉａｋｙ公司采用電子束３Ｄ激光打印技術成功制造了尺寸為５．８ｍ×１．２ｍ×１．２ｍ的鈦合金零件，美國軍工巨頭洛克希德·馬丁公司立即宣布，將與Ｓｃｉａｋｙ公司合作，采用該技術生產(chǎn)Ｆ－３５戰(zhàn)斗機的襟副翼翼梁。

２０１２年１２月１４日，中國工業(yè)與信息化部聯(lián)合中國工程院制定了我國３Ｄ打印技術的技術路線圖與中長期發(fā)展戰(zhàn)略。在２０１３年的全國兩會會議上，中國航母艦載機殲－１５總設計師孫聰指出近幾年中國航空工業(yè)快速發(fā)展的秘密就是３Ｄ打印技術已基本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并已經(jīng)處于世界領先水平，中國在鈦合金和Ｍ１００鋼的３Ｄ打印技術已應用于新機試制過程。中航成飛與沈飛計劃將在研制的第五代戰(zhàn)斗機殲－２０和殲－３１中采用３Ｄ激光打印技術制造鈦合金主體結構件，以期降低飛機的結構重量，提高其有效推重比。西北工業(yè)大學凝固技術國家重點實驗室激光制造工程中心通過３Ｄ激光立體打印技術為國產(chǎn)客機Ｃ－９１９制造了長度超過５ｍ的鈦合金翼梁。

我國是制造業(yè)大國，３Ｄ打印技術未來將有可能對我國的航空制造業(yè)產(chǎn)生革命性的變革與顛覆，因此我國的航空制造業(yè)應未雨綢繆，積極推進技術創(chuàng)新與投入資金進行設備研制，并在以下方面進行籌備：
（１）推進“產(chǎn)研結合”，拓展３Ｄ打印技術的應用領域，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)業(yè)化程度。將３Ｄ打印的“增材”與傳統(tǒng)工藝的“減材”制造相結合，形成復合制造體系。

（２）提升３Ｄ打印的速度、效率和精度。逐步實現(xiàn)３Ｄ打印機體積小型化、桌面化與成本低廉化。開發(fā)多樣化３Ｄ打印材料，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)直接成型的金屬材料。

（３）改變商業(yè)模式。通過一些資本化運作手段，兼并收購一些具有核心技術的３Ｄ打印企業(yè)，以核心制造能力和低成本的制造效率為重點，打造航空制造企業(yè)自身的價值生產(chǎn)鏈。

（４）加強３Ｄ打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟行業(yè)協(xié)會建設，推動產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。積極引導工業(yè)設計企業(yè)、３Ｄ數(shù)字化技術提供商、３Ｄ打印機及材料研發(fā)企業(yè)和機構、３Ｄ打印服務應用提供商組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，促進３Ｄ打印產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

（５）加大科技扶持力度，提升３Ｄ打印技術水平。設立３Ｄ打印產(chǎn)業(yè)專項基金，重點推進數(shù)字化技術、軟件控制、打印裝置、材料技術等關鍵技術的研發(fā)。

（６）加強教育培訓，促進３Ｄ打印技術的社會化推廣。將３Ｄ打印技術納入相關學科建設體系，培養(yǎng)３Ｄ打印技術人才，依靠行業(yè)協(xié)會、博覽會、論壇等組織形式進行３Ｄ打印技術和應用的培訓。

編輯：南極熊
作者：劉 銘，張坤，樊振中 （中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院）