我國航空航天高端制造的利器：送粉式金屬3D打印裝備

△南極熊配圖：同軸送粉金屬3D打印演示，適合制造大尺寸金屬零部件

作為工業(yè)界皇冠上的璀璨明珠，航空航天制造領域集成了一個國家所有的高精尖技術，是國家戰(zhàn)略計劃得以實施，政治形勢得以展現(xiàn)的后援保障領域。而金屬3D技術作為一項全新的制造技術，在我國航空航天領域的應用優(yōu)勢突出，服務效益明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
①縮短新型航空航天裝備的研發(fā)周期；
②提高材料的利用率，節(jié)約昂貴的戰(zhàn)略材料，降低制造成本；
③優(yōu)化零件結構，減輕重量，減少應力集中，增加使用壽命 ；
④零件的修復成形；
⑤與傳統(tǒng)制造技術相配合，互通互補。

南極熊了解到，南京中科煜宸研制的LDM2500同軸送粉金屬3D打印裝備，已經成為我國航空航天高端制造的利器。


LDM2500主要參數(shù)：
成型尺寸：2500mm×2000mm×2000mm
激光器功率：2000W-10000W
適用材料：鈦合金、鋁合金、鎳基合金、鐵基合金、不銹鋼、銅合金、低合金鋼等
應用范圍：主要應用于航空航天領域中大型零件的增材制造
△同軸送粉金屬3D打印技術原理：金屬粉末由加工頭送到基板上，激光束照射金屬粉末，熔化粉末并堆積成型。激光器產生的激光通過光纖傳導到加工頭；送粉器通過氬氣將粉末載送到加工頭，與激光的聚焦點重合；數(shù)控機床帶動加工頭運動，打印出當前層，層層疊加，直至整個零件成型結束。為防止金屬在成形的過程中氧化，設備安放在填充惰性氣體的密封箱體中，使激光成型過程中的金屬不被氧化。 

LDM2500采用高功率激光熔融金屬粉末，按照預設軌跡逐層沉積，最終形成金屬零件。針對高活性金屬材料，如鈦合金、鋁合金等，設備采用整體密封結構，并配置氣體循環(huán)凈化系統(tǒng)，嚴格控制加工室的氧含量小于50ppm和水含量小于50ppm，防止材料氧化，保證化學成分和機械性能。采用緊密CNC數(shù)控系統(tǒng)，保證金屬零件的尺寸和形位精度。分層工藝軟件采用煜宸自主研發(fā)的RC-CAM，可實現(xiàn)自動化生產。


△煜宸增材制造裝備健康安全管理軟件:RC-Argus。為提升增材制造裝備系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，有效提升加工精度和工件質量，融合三大智能化核心技術：智能感知的核心元器件綜合信息采集技術、感知信息分析與故障診斷技術、設備故障預警與自保護技術。

LDM2500技術特點：

• 材料使用范圍廣，可使用不銹鋼、鈦、鎳、鐵基合金等金屬粉末進行打�。�
• 可進行激光熔覆和激光打印等多種加工工藝，真正實現(xiàn)一機多用；
• 粉末利用率高，可減少貴重金屬粉末的消耗。
  

△核心器件——送粉器。送粉器采用中科煜宸自主研發(fā)的RC-PGF-D-2雙料倉負壓式送粉器，采用載氣式送粉結構，可以實現(xiàn)長距離的粉末輸送，是實施激光加工的輔助設備，可實現(xiàn)激光加工的同步送粉，能滿足激光熔覆和激光快速成型工藝的要求。

△航空航天大尺寸金屬零件——支架



△國產大飛機C919艙門


國內外同類技術對比 ：
（1）國外研究機構整體發(fā)展狀況，目前國際上激光同步送粉增材制造技術都是以制備中小尺寸構件為主，在超大型整體構件制備方面尚未有成熟案例。
（2）國內研究機構整體發(fā)展狀況 ，南京中科煜宸激光技術有限公司，已研制銷售40多臺套同軸送粉激光增材制造設備，填補多項國內空白（如：第一個五軸三聯(lián)動、最大激光功率、最大成型尺寸），客戶遍及航空航天、科研教育等重要行業(yè)。中科煜宸開發(fā)的高性能激光同步送粉增材制造裝備采用具有自主知識產權的核心部件（如加工頭、送粉器、軟件等），研制出了系列化高性能智能化送粉器，可實現(xiàn)30米長距離穩(wěn)定送粉；成功研發(fā)了3D打印設備健康管理軟件，保證了3D打印裝備更穩(wěn)定、更健康、更智能。

總體上，我國大尺寸的金屬3D打印裝備技術已經達到國際先進水平，逐步達到我國戰(zhàn)斗機、國產大飛機等高端制造的需求，成為航空航天高端制造的利器。