激光增材制造技術是一門融合了激光、計算機軟件、材料、機械、控制等多學科知識的系統性、綜合性技術。采用離散化手段逐點或逐層“堆積”成型原理，依據產品三維CAD模型，快速“打印”出產品零件，徹底改變了傳統金屬零件，特別是高性能難加工、構型復雜等金屬零件的加工模式。
激光增材制造技術在航空航天領域主要應用是結構和功能性金屬部件的快速制造，迄今為止發展比較成熟的工藝有激光熔化沉積技術和激光選區熔化技術。
激光3D打印（前）及鑄造的（后）空客機翼支架
依靠自身的技術特點，激光增材制造技術在航空航天工業制造中展現去了無與倫比的優越性。美國和歐盟等國家開始大力發展增材制造，以將其應用于航空航天領域。2012年8月，美國增材制造創新研究所成立，聯合了賓夕法尼亞州、俄亥俄州和弗吉尼亞州的14所大學、40余家企業、11家非營利機構和專業協會。歐洲航天局則于2013年10月公布了“驚奇”計劃，該計劃將匯集28家機構來開發新的金屬零部件，新部件要比常規部件更輕、更堅固、更廉價，旨在“將增材制造帶入金屬時代”。此外，美國Boeing公司、LockheedMartin公司、GE航空發動機公司、Sandia國家實驗室和LosAlomos國家實驗室、歐洲EADS公司、英國Rolls-Royce公司、法國SAFRAN公司、意大利AVIO公司、加拿大國家研究院、澳大利亞國家科學研究中心等大型公司和國家研究機構都對增材制造在航空航天領域的應用開展了大量研究工作。
我國在金屬材料激光增材制造處于世界先進水平，但是仍和歐美等發達國家存在一點的差距。西北工業大學、北京航空航天大學、南京航空航天大學等團隊針對航空航天等高技術領域對結構件高性能、輕量化、整體化、精密成形技術的迫切需求，開展了鈦合金、高溫合金、超高強度鋼和梯度材料激光增材制造工藝研究，突破結構件的輕質、高剛度、高強度、整體化成形，應力變形與冶金質量控制，成形件組織性能優化等關鍵技術。
激光增材制造修復葉片
隨著激光增材制造技術的發展，其在航空航天制造領域扮演著愈來愈重要的較色，但是要真正的實現大規模產業化應用，還有很長的路要走。航空航天工業制造工藝的特殊性對激光增材制造就是提出了更高的要求。
?。?）更加深入的機理研究。激光金屬增材制造的物理、化學、力學和材料冶金現象極其復雜，技術難度很大，國內外對金屬零件激光增材成形內部組織形成規律和內部缺陷形成機理、零件內應力演化規律及變形開裂行為等關鍵基礎問題缺乏深入的認識和研究。
（2）優化的工藝保證更高的加工質量。航空航天工業高工藝要求對激光增材制造技術提出更大的挑戰。需要擴大材料體系、突破零件尺寸來擴大激光增材技術的適用范圍，開發實時監測反饋系統、優化設備和工藝參數來提高加工精度及表面質量。
（3）質量檢測新手段和新的加工標準的建立。由于激光增材成形零部件往往形狀非常復雜，而且在制造的時候是一體式一次制造完成的。因此使用傳統的方法進行檢測和測試而不對部件造成影響是很困難的，新的檢測手段必然會引起加工標準的變革。
（4）更優化的軟件、數據庫支持。增材制造成形路徑的規劃、支撐添加以及數據庫參數支持對加工質量和成形效率有著決定性的影響。
?。?）激光增材制造技術和傳統加工技術的有機結合。將增材制造技術成形復雜精細結構、直接近凈成形的優點與傳統制造技術高效率、低成本、高精度、優良的表面質量的優勢結合起來，形成最佳的制造策略。
激光增材制造是一個涉及激光、機械、數控、材料等的多學科交叉新技術，并且發展時間很短，相對于鑄、鍛、焊、粉末冶金、機械加工等傳統的制造技術而言，其技術成熟度還有顯著差距，需要開展系統深入的基礎研究和工程化研究工作。此外，多團隊的精誠合作也是保障增材制造得以進一步發展的基石，以利于增材制造在航空領域發揮更大的作用。
高速、高機動性、長續航能力、安全高效低成本運行等苛刻服役條件對飛行器結構設計、材料和制造提出了更高要求。增材制造讓飛行器輕量化、整體化、長壽命、高可靠性、結構功能一體化以及低成本運行成為可能，而航空航天領域則讓增材制造插上了騰飛的翅膀！
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
