OFweek3D打印網(wǎng)訊：飛機鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形技術(shù)是高端發(fā)展形勢。作為最早開發(fā)鈦合金3D打印技術(shù)的國家，1985年，美國就在五角大樓的主導(dǎo)下秘密開啟了鈦合金激光成形技術(shù)的研究，并在1992年公之于眾。隨后美國繼續(xù)研發(fā)這一技術(shù)，在2002年將激光成形的鈦合金零件裝上戰(zhàn)機進行試驗。

　　李大光表示，傳統(tǒng)的武器裝備生產(chǎn)主要是做“減”法。原材料通過切割、磨削、腐蝕、熔融等工序，除去多余部分形成零部件，然后被拼裝、焊接成產(chǎn)品。這一過程中，將有90%的原材料被浪費掉。3D打印技術(shù)除了能夠提升武器裝備的研發(fā)速度，還能大幅降低武器裝備的造價成本。

　　作為全世界最貴最精密的戰(zhàn)機，美國F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)機每架售價至少1.5億美元。相較于傳統(tǒng)制造方式，3D新技術(shù)制造的產(chǎn)品成本更低、壽命也更長。如果3000多架戰(zhàn)機都使用這種技術(shù)制造部件，將可以節(jié)省數(shù)十億美元的成本。

　　雖然中國鈦合金激光成形技術(shù)起步晚，但現(xiàn)在卻具備了使用激光成形超過12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，成為繼美國之后、世界上第二個掌握該技術(shù)的國家。中航工業(yè)副總工程師、殲-15總設(shè)計師孫聰在今年全國兩會期間曾透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)(增材制造技術(shù))已廣泛用于新機設(shè)計試制過程。其中，于2012年10月至11月首飛成功的機型，廣泛使用了3D打印技術(shù)制造鈦合金主承力部分，包括整個前起落架。

　　大型鈦合金結(jié)構(gòu)激光快速成形技術(shù)研究進展

　　鈦合金具有密度低、比強度高、屈強比高、耐蝕性及高溫力學(xué)性能好等突出特點，在航空、航天、石化、船舶等工業(yè)裝備中用量越來越大而且主要被廣泛用作各種機身加強框、梁、接頭等飛機大型關(guān)鍵主承力結(jié)構(gòu)件。以航空應(yīng)用為例，如波音公司和空客公司研制的新一代民用客機(B一787、A一380)中鈦合金用量已由第三代(B一747、A一300）的不到4％上升到9％以上，第三代殲擊機中鈦合金結(jié)構(gòu)件用量由F-16的約3％增加到了F／A18-ElF、蘇-27的15％以上，而第四代殲擊機F一22中鈦合金結(jié)構(gòu)件用量已占機身結(jié)構(gòu)總重量的41％，事實上，大型整體鈦合金結(jié)構(gòu)件用量的高低已成為衡量飛機等國防裝備技術(shù)先進性的重要標志之一。

　　飛機激光快速成形鈦合金推力梁試驗件

　　但是，由于受鈦合金本性的影響，采用“鍛造+機械加工”等傳統(tǒng)技術(shù)制造這些大型復(fù)雜鈦合金關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，不僅需要大型鈦合金鑄錠熔鑄與制坯、萬噸級以上重型液壓鍛造工業(yè)裝備，而且制造工序繁多、工藝復(fù)雜，需要大型鈦合金鑄錠真空熔鑄、大規(guī)格鍛坯制備、大型鍛造模具加工等，零件機械加工余量很大、材料利用率低(一般小于5～10％)、數(shù)控加工時間長、制造成本高、生產(chǎn)周期長，嚴重制約了大型鈦合金結(jié)構(gòu)件在先進工業(yè)及國防裝備中的廣泛應(yīng)用，大型鈦合金主承力結(jié)構(gòu)件低成本、短周期成形制造技術(shù)，也是制約我國航空裝備研制與生產(chǎn)的技術(shù)“瓶頸”之一!

　　高性能金屬結(jié)構(gòu)件激光熔化沉積“近凈成形”制造技術(shù)，利用快速原型制造(rapid prototype manufacturing，RPM)的基本原理，以金屬粉末(或絲材)為原材料，通過高能激光束對金屬原材料的逐層熔化堆積，直接由零件CAD模型一步完成全致密、高性能、大型復(fù)雜金屬零件的“近終成形”制造(near-net-shape manufacturincl)，是一種具有“變革性”意義的數(shù)字化、短周期、低成本、先進“近凈成形”制造新技術(shù)，在航空、航天等國防裝備研制與生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，與傳統(tǒng)制造技術(shù)(鍛壓+機械加工、鍛造+焊接等)相比，具有以下突出優(yōu)點：

　　激光快速成形Ti6Al4V帶筋壁板試驗件

　　(1)高性能材料制備與復(fù)雜零件“近凈成形”制造一體化，無需零件毛坯制備和鍛壓模具加工、無需大型或超大型鍛鑄工業(yè)裝備及其相關(guān)配套設(shè)施；

　　(2)零件具有晶粒細小、成分均勻、組織致密的獨特快速凝固組織，綜合力學(xué)性能優(yōu)異；

　　(3)零件的材料利用率高(可比鍛件提高5倍以上)、機加工量小、數(shù)控機加工時間短；

　　(4)制造成本低、生產(chǎn)制造周期短；

　　(5)工藝與設(shè)備簡單、工序少而短、具有高度柔性與“超常”快速反應(yīng)能力：