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亲临现场体验金属打印机,一站式了解3D打印如何攻破航空航天领域壁垒

国际金属加工网 2024年03月21日

据外媒报道,近日普渡应用研究所(PARI)的研究人员利用3D打印技术,成功制造出功能齐全的超音速燃烧冲压喷气发动机(也称为超燃冲压发动机)原型。这项创新有望推动未来的飞机能以超过5马赫的超音速飞行。

这种新型超燃冲压发动机设计为原型设计和制造提供了一种具有成本效益和节省时间的方法,标志着高超音速产业的巨大飞跃。

普渡大学Maurice J. Zucrow 实验室的 Scramjet

超燃冲压发动机能在高速中持续燃烧,使飞机飞行速度超过2马赫。HAMTC 高级测试工程师Nick Strahan解释道:获得这种速度通常特别具有挑战性,因为火焰需要以极快的速度持续燃烧,这就好比 "在飓风中点燃蜡烛"。然而,凭借创新的燃烧器设计和高效的燃料燃烧技术,普渡大学的研究人员克服了争气式喷气发动机所面临的这些挑战,为航空航天技术的空前发展铺平了道路。

推动这一创新的关键因素之一是3D打印技术,其中包括GE Concept Laser X Line 2000R,是世界上最大的金属激光粉末床解决方案之一,其容量为160升。这种大型金属打印机不仅简化了制造流程,而且还能创建发动机所需的高度复杂的设计。值得注意的是,2000R还能最大限度地减少零件数量,从而在简化生产的同时优化性能,并在保持发动机全部功能的同时减轻重量。

普渡大学的学生在普渡大学的高超声速和应用研究机构工作

3D打印技术在包括航空航天和国防在内的许多领域都得到了广泛应用。目前,增材制造已被用于生产飞机和太空卫星、火箭的部件。就在今年2月,铂力特助力智星二号A星合成孔径雷达卫星成功发射。

智星二号A星(SmartSat-X1星)是智星空间自主研发的、采用星载一体化设计的合成孔径雷达(SAR)卫星。该设计采用平板构型设计,适合未来的一箭多星串联发射,因此对零部件的轻量化及小批量快速制造有着较高的需求。金属3D打印技术在加工商业航天大尺寸、复杂结构零部件时具有先天优势,并可以在保证零件质量性能的同时实现零件的批量生产,帮助客户降本增效。

铂力特(展位号:7H15)为智星空间打印了1件卫星星体结构和3件阵面板结构。其中阵面板结构外形尺寸为1300mm×980mm×20mm,星体结构外形尺寸为1300mm×1126mm×335mm,是目前国内在轨应用的最大的3D打印卫星结构。星体结构和阵面板均采用AlSi10Mg材料,为大尺寸蒙皮点阵结构,蒙皮厚度和点阵丝径设计仅0.5mm。铂力特产品团队充分分析了零件的特点及使用工况,通过工艺攻关,解决了大尺寸面板类蒙皮点阵结构零件变形的难题。同时用两台铂力特BLT-S1000设备并行打印,保证了项目进度,助力智星二号A星成功发射,后续将持续开展在轨测试工作。

此外,有关3D打印的研究项目也层出不穷。其中一个案例是,华中科技大学张海欧教授团队成功研发出全球首款3D打印的飞机起落架主体部分“活塞杆轮轴”,极限载荷达73吨!之后将会进行上机实验。3D打印飞机起落架,只需用到传统制造工艺的10%的材料,不仅降低成本而且还减少污染,经检测强度、断裂韧度超过传统工艺制造的锻件。

3D打印飞机起落架项目是2018年开始立项,到2022年6月突破了全部关键技术,前后历时5年。这项突破性的成果标志着中国在航空制造领域迈出了重要一步。

张海鸥在检测用“3D打印锻件技术”打印的飞机起落架(图片来源:长江日报)

截至2023年,中国3D打印行业实现了显著增长和技术进步。产业链逐步完善,涉及原材料、打印设备制造及各类应用服务,显示出行业的强劲发展势头。设备上,中国在金属3D打印等领域取得重要突破,部分达到国际领先水平。

华曙高科(展位号:7H05)推出面向航空航天多元应用的高效金属增材制造系统FS811M系列(包括FS811M、FS811M-U两款型号)。依托四大创新技术:多激光搭接精度±0.05mm、全新风场优化设计、粉末材料无间断输送和智能检测全程溯源的保障,FS811M系列凭借高效稳定性成功“出圈”!

汉邦科技(展位号:7K05)专注于航空航天领域需求开发的一款高效率、高精度、持续性生产型设备——HBD E1000金属增材制造装备重磅发布!该设备具有660mm×660mm×1250mm的成型尺寸,配备8台500w的激光器,具有高度集成的设备布局,稳定可靠的光路系统,全幅面均匀风场,智能稳定的运动系统以及永久性过滤系统。HBD E1000是汉邦科技专注于航空航天应用场景的高效增材制造设备,兼顾高效率与高精度,为客户提供更智能及多元性的打印方案。

易加三维(展位号:7F15)推出了一款新设备EP-M1550,采用创新式四矩阵十六激光十六振镜配置,XY向净成型幅面1550mm*1550mm,Z向净成型达1000mm(Z向可定制达2000mm),是一款拥有完全自主知识产权的金属增材制造系统。

EP-M1550支持钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金、模具钢、钴铬合金等多种金属粉末打印,成型效率最大可达540cm³/h,适用于航空航天领域高性能零部件的直接制造。它技术先进、运行稳定可靠一致性好,得到了客户的好评与肯定,拟将于9月交付客户,实现了超大尺寸SLM增材制造的商业化运营,助力提升客户市场竞争力;另外,还可依据客户需要,定制五矩阵二十五激光二十五振镜配置。

精度高、快速成型及轻量化降本,3D打印能够匹配航天航空需求。需求的持续崛起,将刺激金属3D打印技术发展。包括铂力特、华曙高科、汉邦科技、易加三维、HP、3D Systems、武汉易制、希禾增材、西帝摩、海天增材、EOS、中瑞、康硕集团、清研智束、浙江正向、永年激光、纵横增材、珞佳智能、联泰科技、升华三维、鑫精合&镭明、航天增材、中国钢研、西空智造、倍丰科技、金石三维、中行迈特、中科煜宸、永年激光、Optomec、天弘激光等金属增材制造解决方案将登场2024年TCT亚洲展

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TCT Asia 2024时间与地点

5月7日 09:00 - 17:30

5月8日 09:00 - 17:305

月9日 09:00 - 15:00

国家会展中心(上海)7.1&8.1馆

【关于TCT亚洲视角】

TCT视角聚焦全球增材制造市场,洞察增材制造的商业价值,与我们探索更多增材制造带来的无限可能。

(TCT亚洲视角)

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