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  • 3D打印为钛合金零部件的加工提供了新的技术途径

  • 发布时间:2019/3/28 9:17:59 来源:互联网文字【 收藏浏览人数:1173
  • 内容摘要:2017年3月,在上海举行的亚洲3D打印、增材制造博览会上,一件超大尺寸的航空发动机叶片吸引了参观者的目光。这件933厘米的零件,是目前世界上SLM(铺粉方式)技术打印的一次成形尺寸最大的钛合金零件。

        2017年3月,在上海举行的亚洲3D打印、增材制造博览会上,一件超大尺寸的航空发动机叶片吸引了参观者的目光。这件933厘米的零件,是目前世界上SLM(铺粉方式)技术打印的一次成形尺寸最大的钛合金零件。叶片重量与同尺寸碳纤维复合材料叶片相当,但侧向性能更好,整体化成形也使得零件的可靠性大大提高。航空发动机关键零部件,传统技术生产难度极高。金属3D打印技术,只需电脑设计好打印程序,按切面一层层打印即可。

        金属3D打印技术的优势,一是几乎能制造出任何复杂结构的零件,非传统技术可比;同时,其轻量化、拓扑优化的特点,又能为材料实现可观的减重,这在对重量“斤斤计较”的航空航天领域尤其重要。另外,航空航天零件结构复杂、成本高昂,一旦出现瑕疵或缺损,只能整体更换,可能造成不可估量的损失。但通过金属3D打印技术,就可用同一材料将缺损部位修补成完整形状,修复后的性能不受影响,大大节约了时间和金钱。

      “金属3D打印技术,为钛合金零部件的加工提供了新的技术途径,也为中国的航空制造打开了一扇新窗。”金属3D打印技术,是因为设计历来都要受限于生产技术和生产工艺。拿飞机设计来说,即使有再好的空气动力学设计、再好的综合性能设计,如果没有一家公司能生产出来,没有一个工厂能加工出适配的零部件,再好的设计都是白搭——金属3D打印技术已经解决和正在解决这一难题。这根钛合金材质的C919中央翼缘条,尺寸3.07米,重量196千克,于2012年1月打印成功,同年通过商飞的性能测试,2013年成功应用在国产大飞机C919首架验证机上。这是国产机型首次在设计验证阶段,利用3D打印技术制备承力部件,在国际民机的设计生产中亦属首次。更重要的是,作为机翼关键部件,以我国当时的制造能力,还无法锻造出这样超大尺寸的复杂结构件。而如果向国外采购,又势必影响大飞机的国产化率。

       在C919的设计验证阶段,中央翼缘条的成功试制贡献巨大,传统工艺6个月才能完成的制造工作,用金属3D打印技术耗时仅仅5天,并且一次成形,一次成功,金属原料钛合金涂层粉末,更是几乎没有半点浪费。金属3D打印出的蜂窝状金属结构体,因良好的力学性能,轻量化、拓扑优化的特点,可以广泛应用于对材料要求极其严苛的航空航天航发领域。比如,替代传统技术所生产的机翼、机身材料,在坚固结实的同时,大大地减轻航空航天器材自重,设计人员就无需再经常为减重而不得不牺牲飞机性能,牺牲武器挂载。目前航空航天航发领域打印的两万余件零部件,在产品结构优化和功能提升的同时,均实现了整体结构减重,最高减重超过60%。

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