金属加工领域的3D打印产业发展情况

发布时间：2020-11-01 10:12

　　 针对金属3D打印技术的分类及在不同应用领域的发展情况做了深入地探讨与分析,从而揭示了金属3D打印在制造领域将要带来的深刻变革;通过国内外应用案例的对比,从而剖析产品生命周期附加值驱动制造转型的发展逻辑;通过分享驱动3D打印发展的各个生态要素,从而阐述制造业从几个关键点切入3D打印领域的路径。
【部分图文】：

国内还出现了深圳意动航空科技有限公司（以下简称深圳意动）完全3D打印的微型燃气涡轮发动机。微型燃气涡轮发动机的零部件结构复杂且微型化，此前该领域仍需依赖国外的产品和技术。深圳意动联合安世亚太成功开发了两款全3D打印微型涡喷发动机：10kg级推力的NK-10和50kg级推力的N K-50。2018年已完成1200℃以上超高温试验，各项指标满足要求，试验中最高转速高于14万r/min，为全3D打印旋转涡轮超高温点火试验（见图1）。国内通过3D打印助力航天事业的发展也呈现了雨后春笋之势。2019年，中国的深蓝航天液氧煤油发动机再次进行了推力室长程试车，取得圆满成功。在推力性能方面，深蓝航天对主要功能部件进行优化设计，大量采用3D打印工艺，实现了国内液氧煤油火箭发动机推力室效率从95%到99%的技术跨越，达到了国际先进水平。铂力特承担了此次试车发动机喷注器壳体和推力室身部两个零件的金属3D打印工作。发动机喷注器壳体和推力室身部均为航天发动机关键零部件，使用环境苛刻，零件内部有百余条冷却流道，若使用传统铣削、焊接工艺，不仅制造周期长、成本高，而且零件性能也难以得到保证。

5）除了带随形冷却通道的模具、带复杂内冷结构的刀具、带内部冷却流道的燃油喷嘴及发动机燃烧室等通过PBF成就的高附加值产品，制造复杂点阵结构成为PBF金属3D打印技术的另外一大特色应用。2019年国际首个3D打印全点阵整星结构成功入轨的“千乘一号”整星结构是航天五院总体部机械系统事业部负责研制的，采用面向增材制造的轻量化三维点阵结构设计方法进行设计，整星结构通过铝合金增材制造技术一体化制备（见图2）。传统微小卫星结构重量占比为20%左右，整星频率一般为70Hz左右。“千乘一号”微小卫星的整星结构重量占比降低至15%以内，整星频率提高至110Hz，整星结构零部件数量缩减为5件，设计及制备周期缩短至1个月。整星结构尺寸超过500mm×500mm×500mm包络尺寸，也是目前最大的增材制造一体成形卫星结构。此外，3D打印点阵结构还可以应用于高强度的压缩机部件制造。轻质、高强度的压缩机部件的主体部分带有点阵结构的内部区域，点阵结构由3D打印实现，主体部分还通过3D打印实现了内部流体输送通道，用于允许润滑油流过压缩机部件的主体部分。
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