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3D打印-未来航空制造领域不可或缺的关键词

发布时间:2020-05-09

航空发动机作为工业制造成就的集大成者,是一个国家制造业水平的重要标志。随着国家“十三五”战略的稳步推进,我国的航空发动机制造产业虽然取得了突飞猛进的发展,但对低成本、短周期、质量轻、强度大等制造工艺的追求也越发紧迫。3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志,它为材料和结构提供了一种新的制造方法,为航空发动机关键技术突破和性能指标提升带来更多的可能性。
航空3d打印
1 技术简介
      3D打印技术(3D printing)是快速成型技术(Rapid Prototyping,RP)的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术,缩短了产品的研制周期和加工周期,其实现的主要方法包括:
1.1 分层实体制造
       分层实体制造技术(Laminated Object Manufacturing,LOM)其工作原理如图所示,首先供料机构将底面涂有热熔胶的箔材逐层地送至工作台的上方,然后采用CO2激光束按照计算机所设计的横截面轮廓对工作台上的箔材进行逐层切割,并剔除轮廓区外的材料,从而完成所需产品的制造。
1.2 光固化立体成形
      光固化立体成形技术(Stereo Lithography Apparatus,SLA)其工作原理如图所示,首先在液槽中充满液态光敏树脂,其次通过计算机指令控制激光束的扫描路径,在紫外激光束照射作用下,液态光敏树脂实现会快速固化成型,之后利用升降台的高度调整实现逐层打印,终实现层层叠加构成三维实体。
1.3 熔积成形
       熔积成形(Fused Deposition Modeling,FDM),其工作原理如图3所示,通过高温对各种材料进行加热融化,按照计算机所设计的横截面逐层堆积,终得到成型零件的技术。
1.4 选择性激光烧结
   选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS),其工作原理如图4所示,该技术主要是通过控制激光束按照预先设定路径对粉末材料进行层层烧结而成型的技术,是一种由离散点层层堆积成三维实体的工艺方法。
   在航空发动机制造领域,高性能金属构件选择性激光烧结技术是前沿的3D打印技术。该技术从零件数模一步实现高性能大型复杂构件的成形,成形构件形状之复杂、节省材料程度之高,是传统铸造和机械加工方法难以企及的。

2 发展现状
   3D打印技术自问世以来,凭借在大尺寸零件一体化制造、异型复杂结构件制造、变批量定制结构件制造方面的巨大优势,在航空发动机制造领域大放异彩,目前3D打印技术已成为是欧美发达国家的航空发动机零部件制造技术。


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