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3D打印在航空航天中的应用案例

1. 3D打印静子件、转子件、叶轮

应用背景: 某型号涡喷发动机静子件、转子件试制; 某型号铝合金叶轮试制困难挑战: 采用传统工艺加工时,静子件转子件7~8万转/分钟爆裂; 叶轮结构复杂,采用传统工艺难加工解决方案: 采用金属3D打印设备进行打印材 料: 铝合金,镍基合金应用结果: 10万转/分钟时台架试验无明显变形,正在改装16万转/分钟试验平台; 叶轮性能符合测试要求。2. 3D打印芯片散热器固定件

应用背景: 航空航天领域芯片散热器 热交换量很大,导致散热器变形严重,影响散热效果和芯片的使用寿命。目前的解决方案是用热膨胀系数极低的钨将铜基散热器固定。困难挑战: 传统方法工艺流程复杂(原料→模具成型→烧结→机加后处理 ),加工周期长,多孔结构开模困难,成本高,后期机加工困难。解决方案: 采用金属3D打印设备进行打印材 料: 钨应用结果: 孔道结构设计更加灵活,加工周期大大缩短,无需后期机加工3. 3D打印无人机、定位导航外壳

应用背景: 国防科技大学 无人机、定位导航外壳困难挑战: 产品形状复杂,若采用传统工艺制造,成型困难、生产时间长、成本高解决方案: 采用尼龙3D打印设备,直接制造终端产品应用结果: 产品一次成型,轻量化,缩短生产周期4. 3D打印辅助研发设计:战斗机异形风管

应用背景: 美国Harvest, F18、F22战斗机异形风管困难挑战: 若采用传统工艺加工,形状复杂、成型困难,生产时间长,成本高解决方案: 采用尼龙3D打印设备应用结果: 产品一次成型,更加轻量化5.3D打印辅助研发设计:导弹部件、鱼雷等

应用背景: 图(1),某型号导弹部件,采用SLM技术3D打印,用于工艺、结构验证 图(2),某型号鱼雷模型,采用SLS技术3D打印,用于前期设计验证 图(3)、图(4),某型号固体火箭发动机点火装置,采用SLS技术3D打印壳体结构,用于前期设计验证困难挑战: 传统方法难加工复杂结构;加工周期长解决方案: 图(1),青铜材料,SLM打印 图(2)、图(3)、图(4),SLS打印应用结果: 实现复杂结构制造,加快航空航天、军工产品开发速度6. 3D打印离子推进器筛网

应用背景: 某型号火箭离子推进器 离子推进器,又称离子发动机,采用钛合金、钼合金制成。每个离子推进器有两个筛网,其主要作用是加速带电粒子困难挑战: 离子推进器的网孔通过光催化腐蚀法加工,存在的主要问题是工艺流程复杂,污染大解决方案: 采用金属3D打印设备,Ti64钛合金; 结构设计可控性强、工艺简单、材料利用率高、环境友好应用结果: 采用3D打印技术,将加工时间从传统腐蚀法的20h缩短至2h7. 3D打印发动机喷嘴

应用背景: NASA以降低未来发动机的制造复杂性、节约时间、减少制造组装成本的目的,不断测试越来越复杂的喷嘴、火箭喷管及其他零件。困难挑战: 传统方法难加工复杂结构;,须组装零件繁多。解决方案: 3D打印整体成型。应用结果:两个喷嘴分别进行了5秒钟点火试飞,产生了2万磅的推力。设计的氢氧旋混几何流型使燃烧产生的推力达到每英寸1400磅,温度达到6000华氏度。传统方法要制造163个单独零件然后再组装起来,但3D打印只需两个零件,不仅节约了时间金钱,而且造出的部件能提高火箭发动机性能,减少失败可能性。8. 3D打印热交换器

应用背景:用于换热器设计研究制造特点:重复的子单元可以形成几乎任何形状,冷却管内湍流冷却液可实现高效换热。材质:铝优势:紧凑可扩展设计可实现最大的热传递

航空巨头波音的一个新系统最近获得专利批准,该系统可实现按需3D打印飞机零件。波音及其客户可以使用该系统来订购飞机零件的替换件,由于3D打印技术的使用,替换零件的制造将更快、成本更低。新系统会在一个虚拟库中储存零件设计,客户可以据此打印。

3D技术为这个问题提供了一个有效的解决方案。波音的新系统将包括一个大型3D零件设计虚拟库、一个技术信息数据库和一个零件管理系统,管理系统负责记录客户提起的零件设计和打印方法申请。任何有权访问这个系统和规定3D打印机的客户都可以制造出所需要的波音飞机零件。



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