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3D新聞

3D打印助力航天飛行器產(chǎn)品制造

星之球科技 來源:北京日報2021-09-01 我要評論(0 )   

飛行器結(jié)構(gòu)產(chǎn)品“無模具”制造,生產(chǎn)效率提高一倍,在確保性能不下降的基礎(chǔ)上,成本降低近一半,解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中加工時間長、質(zhì)量管控難度大、成本高等難題,通過3...

飛行器結(jié)構(gòu)產(chǎn)品“無模具”制造,生產(chǎn)效率提高一倍,在確保性能不下降的基礎(chǔ)上,成本降低近一半,解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中加工時間長、質(zhì)量管控難度大、成本高等難題,通過3D打印一體化成型技術(shù),數(shù)字化制造能力大幅提升。


近日,中國航天科工集團(tuán)有限公司二院二部實現(xiàn)某型飛行器產(chǎn)品復(fù)雜結(jié)構(gòu)3D打印集成制造,這是3D打印技術(shù)在航天領(lǐng)域飛行器研制中的重要里程碑,進(jìn)一步提升了飛行器輕量化水平,為未來新一代飛行器發(fā)展提供了有力支撐。


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二部專家介紹,航天飛行器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)零部件多,生產(chǎn)周期長、成本高。此前,一套復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的部件常常由數(shù)十個零件組成,每個零件都要建立三維模型并設(shè)計“個性化”的工藝流程,隨后在數(shù)字機床上逐一進(jìn)行生產(chǎn)加工,生產(chǎn)周期往往按月計算。同時,由于“車銑刨磨”等傳統(tǒng)機加工藝的限制,要讓飛行器“瘦身減肥”很困難,直接影響飛行器的性能提升。有時候,結(jié)構(gòu)設(shè)計師為了減少幾克的重量也是煞費苦心。


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如今,通過3D打印技術(shù)實現(xiàn)面向增材制造的一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造,可使復(fù)雜部件的零件數(shù)大幅減少,通過一體化三維建模后導(dǎo)入3D打印機中直接成型,一臺打印機可實現(xiàn)多個零件的同時打印,制造時間從幾個月縮短到十余天。同時,隨著零件數(shù)量的減少,部件裝配環(huán)節(jié)也更簡化, 結(jié)構(gòu)可靠性和裝配效率大幅提升。


通過基于3D 打印的優(yōu)化設(shè)計,設(shè)計師可突破“車銑刨磨”等傳統(tǒng)機械加工工藝限制,選擇采用網(wǎng)狀支撐、空心流道等更加優(yōu)化的結(jié)構(gòu)形式。相比傳統(tǒng)棒料或管料的機加方式,現(xiàn)在可通過“一次成型、少量加工”實現(xiàn)高效生產(chǎn)。針對“一次成型”的3D打印產(chǎn)品,只需要對結(jié)構(gòu)安裝面等表面精度要求比較高的局部部位進(jìn)行少量精加工即完成零件生產(chǎn),從而大幅提升生產(chǎn)效率。


二部3D打印青年創(chuàng)新工作室負(fù)責(zé)人金先生表示,團(tuán)隊一直緊跟國內(nèi)外3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢,積極開展新技術(shù)、新方法、新工藝的學(xué)習(xí)與應(yīng)用,牽頭解決了多個項目結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計與一體化制造難題,力爭為先進(jìn)飛行器打造更輕、更強、更耐熱的“鋼筋鐵骨”。


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3D打印技術(shù)是以金屬粉末、金屬絲為原材料,通過逐層打印、堆積成型的方式實現(xiàn)構(gòu)件一體化成型的制造技術(shù),涉及數(shù)字建模、機電控制、材料科學(xué)與工藝技術(shù)等多個領(lǐng)域的交叉融合,具有成型精度高、制造周期短、可成型復(fù)雜外形和中空結(jié)構(gòu)的特點,可滿足航天產(chǎn)品“輕量化、高性能、快速研制”的設(shè)計與制造需求,被認(rèn)為是航天領(lǐng)域未來結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造技術(shù)變革方向之一。


記者了解到,在過去的“十三五”期間,二部緊跟3D打印技術(shù)發(fā)展步伐,開展面向增材制造的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計和應(yīng)用探索, 在復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模技術(shù)、優(yōu)化仿真分析技術(shù)、數(shù)字化制造仿真技術(shù)、新材料應(yīng)用等方面開展了研究工作。以“賽”“研”“用”等多種形式,鍛煉設(shè)計師隊伍,多次組織團(tuán)隊參加全國3D打印設(shè)計大賽并屢創(chuàng)佳績。


二部結(jié)構(gòu)室相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,科技人員在提高設(shè)計應(yīng)用能力的同時,將經(jīng)驗固化形成《面向增材制造的結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》等知識成果,使增材制造和優(yōu)化設(shè)計的理念深入人心,并且在項目研制中取得了良好實效。


后續(xù),二部將持續(xù)推動基于3D打印技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計、應(yīng)用和產(chǎn)品創(chuàng)新,加強一體化結(jié)構(gòu)的設(shè)計、分析、制造、性能驗證等基礎(chǔ)能力建設(shè),促進(jìn)新一代航天飛行器結(jié)構(gòu)性能提升。


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