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3D打印技术在航天事业中的优势

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。其直接制造不需要模具的特性,沉重的打击了传统流水线型的工业制造业。相信假以时日,待其技术愈发成熟之时,完全可以取代现有的传统流水线的工业制造业。

而作为当今世界最具影响力的高新科技之一——航天工业,也已经将发展方向与3D打印技术靠拢。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!那么,3D打印技术又能够给航天技术带来些什么不一样的东西呢?

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。换句话来说,你想到的一切东西都可以用3D打印来完成!国防大学军事后勤与军事科技装备教研部教授李大光表示上世纪八九十年代,要研发新一代战斗机至少要花10-20年的时间,而如果借助3D打印技术及其他信息技术,最少只需3年时间就能研制出一款新战斗机。

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。

对此,世界各国都已做出了自己的努力:

2014年9月底,NASA预计将完成首台成像望远镜,所有元件基本全部通过3D打印技术制造。NASA也因此成为首家尝试使用3D打印技术制造整台仪器的单位。

2014年8月31日,美国宇航局的工程师们完成了3D打印火箭喷射器的测试。

2014年10月11日,英国一个发烧友团队用3D打印技术制出了一枚火箭,他们还准备让这个世界上第一个打印出来的火箭升空。

2015年4月21日,NASA工程人员正通过利用增材制造技术制造首个全尺寸铜合金火箭发动机零件以节约成本,NASA空间技术任务部负责人表示,这是航空航天领域3D打印技术应用的新里程碑。

2015年6月22日报道,国营企业俄罗斯技术集团公司以3D打印技术制造出一架无人机样机,重3.8公斤,翼展2.4米,飞行时速可达90至100公里,续航能力1至1.5小时。

2016年4月19日,中科院重庆绿色智能技术研究院3D打印技术研究中心。

对外宣布,经过该院和中科院空间应用中心两年多的努力,并在法国波尔多完成抛物线失重飞行试验,国内首台空间在轨3D打印机宣告研制成功。

然而,现如今,3D打印并未在航天事业中普及,为什么呢?3D打印技术在大型零部件的制作上有很大的局限性,因其内部压力的变化,可以会使零部件变形。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。

国内外各个3D打印材料制造商也为其努力着。其中,我国的蓝铸3D打印金属材料制造商也达到了世界顶尖水平,其研制的镍基合金,钴基合金等金属打印粉末,就是应用于航天科技的航天材料,其材料的进一步发展也会为我国的航天事业尽一份力!


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