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各国纷纷加码 3D打印在航空航天领域将大有可为

供稿:中国工控网 2016/8/31 11:27:52

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3D打印的技术从其诞生开始,就一直是社会各界关注的焦点。而作为当今世界最具影响力的高新科技之一——航天工业,目前也已经将发展方向与3D打印技术靠拢。


 

各国纷纷加码 3D打印在航空航天领域将大有可为


3D打印是快速成型技术的一种,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。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。其最大优点就是无模具制作,由电脑蓝图直接制作实物。这对于航天事业这样高消耗的工程可以带来很多的优点:
  
  1.节省材料,大力提高材料使用率。由于使用了无模具打印,无疑可以省去大量制作模具的材料。
  
  2.提高制作精度,降低制作难度。航天零件的精度要求相当之高。毫无疑问,由电脑直接控制打印的零件,精度远高于由模具生产的零件精度,而模具制作的难度也可免去。
  
  3.制作周期短,可迅速补充零件。减少了模具的生产,制作周期自然而然的可以减短。
  
  4.制作材料各部分可控。传统模具生产是,将材料注入模具,其模具内的变化难以控制,而3D打印则可控制零件打印的各个部分的材料。
  
  这些优势无疑成了各国加快3D打印技术研发与投资力度的重要推动力。众所周知,航天工业的强弱是衡量一个国家科技力量的标尺。而发展航天事业也是各个国家比拼国力,争夺太空资源的必要手段,因此各国纷纷加大3D打印在航天航空的筹码。
  
  美国
  
  著名美国宇航公司AerojetRocketdyne早在今年1月就宣布将通过3D打印等前沿技术为美国宇航局(NASA)开发MPS-130CubeSat卫星模块化推进系统,而现在,该公司终于与NASA签订了正式的开发合同。
  
  据了解,MPS-130推进系统大部分都将采用3D打印的零部件。除此之外,MPS-130还会用新型的绿色推进剂AF-M315E取代之前航天界通常使用的肼类推进剂。这不仅会给予CubeSat比其它大型卫星更强的力量,令它具备更长的持续性,更强的恢复力,以及在高、低轨道时更强的机动性,而且会令其更容易实现复杂的接近操作和编队飞行。
  
  德国
  
  德国MTU公司称,3D打印技术可以帮助航空制造商减少工装模具的使用,在生产少量样件时,设计也可以更加灵活,这使得生产零部件的固定投入成本大幅下降,因此该公司将在航空发动机业务上力推3D打印技术。在近日的范堡罗国际航空展上,MTU公司就为普惠公司提供了先进的齿轮传动涡轮风扇发动机GTF。
  
  英国
  
  英国商务大臣AnnaSoubry近期对外宣布,投资1000万英镑用于发展3D打印技术在航空航天领域中的应用,以帮助英国保持在全球航空航天领域中的竞争力。这是AnnaSoubry在近期访问考文垂的制造技术中心期间宣布的,这一中心将允许大小企业,开发新材料和新工艺,如轻质碳纤维在航空航天领域中的各种应用。此外,中心还将帮助研究人员开发发动机和配件,包括起落架,内饰元素等。
  
  俄罗斯

近日,俄罗斯航空材料研究所(All-RussianInstitute of Aviation Materials,VIAM)正在和俄罗斯高等研究基金会(Foundation forAdvancedResearch,FPI)一起开始建造一个由VIAM小型3D打印引擎驱动的无人机。FPI的副会长AlexanderPanfilov指出,VIAM和FPI将一起进行3D打印实验,推动俄罗斯增材制造业的发展。而实验结束后,两者将继续合作来发展增材制造技术,拓宽材料的范围,同时发展自己独特的3D打印站。
  
  反观中国,目前中国3D打印技术发展依然面临诸多挑战,总体处于新兴技术的产业化初级阶段。在航天航空领域,3D打印技术贡献甚少,相对于每年约5000亿美元的行业产值而言显得微乎其微,主要应用包括无人飞行器的结构件加工;生产一些的特殊的加工、组装工具;涡轮叶片、挡风窗体框架、旋流器等零部件的加工三方面。未来,3D打印零部件设计需求将增大,私人飞行器的设计发展和定制化需求也将不断增长。
  
  如今,3D打印在航天事业中逐渐普及,但3D打印技术在大型零部件的制作上有很大的局限性,其内部压力的变化会使零部件变形,其材料强度也一定程度上影响着打印材料的强度。这两点是3D打印技术目前所遇到的绊脚石,因此3D打印技术在航天航空领域的普及之路仍有很长一段路要走。

审核编辑(王静)
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