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中国生产出全球最大激光3D打印设备

来源:互联网 浏览次数: 日期:2016年5月9日 08:37

花费十年时间,武汉光电国家实验室完成全球效率、尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。这让中国成为继美国之后,第二个能够在实际应用中利用3D打印技术制造飞机零件的国家。

此前,中国在激光选区熔化(Selective Laser Melting,下称SLM)技术领域与国际先进水平相比有较大差距,大部分装备依赖进口。据华中科技大学新闻网消息,426日由武汉光电国家实验室完成“大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备(利用激光3D打印技术)”,由四台500W光纤激光器、四台振镜分区同时扫描成形,是一台体积为500mm×500mm×530mm的四光束大尺寸SLM增材制造装备,成形效率和尺寸迄今为止均为同类设备中世界最大。SLM是一种基于自动铺粉的激光选区熔化成形技术。据研究团队人员介绍,该装备解决了中国航空航天复杂精密金属零件在材料结构功能一体化及减重等关键技术难题,实现了复杂金属零件的高精度成形、提高成形效率、缩短装备研制周期等目的。

航空工业领域最前沿的3D打印技术就是激光3D打印,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,几乎没有材料是浪费的。一般而言,航空工业应用的3D打印主要集中在钛合金、铝锂合金、超高强度钢及高温合金等材料,这些材料强度高,化学性质稳定,不易成型加工,属于传统加工工艺成本高昂的类型。

美国在1990年代,开始应用3D技术制造战机,称为近净成型加工技术,在战机F-22F-35都有应用。当时由美国国防高级研究计划局(DRAPA)牵头,组织美国30多家企业对这一技术长期研究。

中国航天航空工业的资料显示,西北工业大学凝固技术国家重点实验室发展的“激光立体成型”3D打印技术,已经用于国产大飞机C919的制造。中国利用激光打印直接制造C919飞机的中央翼根肋,传统锻件毛坯重达1607公斤,而利用激光成型技术制造的精坯重量仅为136公斤,节省了91.5%的材料,经过测试,其性能比传统锻件还要好。

随着航空航天装备不断向轻量化、长寿命和低成本方向发展,一些关键金属零件复杂程度越来越高,制造周期要求越来越短,使得中国现有制造技术面临系列共性难题——零部件耗损,这制约了航空航天装备技术水平的提高。其中金属零件的激光3D打印技术是各种3D打印技术中难度系数最大的,尤其基于自动铺粉的激光选区熔化成形技术SLM,主要特点是加工精度高、后续几乎不需要机械加工,可以制造各种复杂精密金属零件,实现结构功能一体化、轻量化。

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