10月10日，據(jù)俄羅斯國家技術(shù)集團(tuán)官網(wǎng)消息，俄技集團(tuán)增材技術(shù)中心成為俄羅斯國內(nèi)首家獲得俄工貿(mào)部批準(zhǔn)進(jìn)行航空部件和其他零配件批量化3D打印制造的企業(yè)。俄技集團(tuán)增材技術(shù)中心總經(jīng)理弗拉季斯拉夫?科奇庫羅夫表示，對安全性要求極高的航空制造業(yè)是知識密集型行業(yè)之一，這是增材技術(shù)以及俄羅斯航空制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的重要階段。
目前，俄技集團(tuán)增材技術(shù)中心是俄羅斯國內(nèi)最大的3D打印設(shè)備園區(qū)，擁有41臺增材及輔助設(shè)備，能夠生產(chǎn)450種部件。俄技集團(tuán)表示，其正在使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)PD-35發(fā)動機(jī)部件，這款大推力航空發(fā)動機(jī)將用于CR929俄中寬體客機(jī)。
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俄首次批量化3D打印航空部件
相比俄羅斯，中國在3D打印技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用可以通過類似的數(shù)據(jù)得到證明，3D打印技術(shù)參考進(jìn)行了歸納：
11月8日，國內(nèi)知名的金屬增材制造商鉑力特宣布3D打印服務(wù)廠房SLM設(shè)備達(dá)到200臺。
10月11日，國內(nèi)知名的金屬增材制造商鑫精合在央視新聞聯(lián)播中被報(bào)道獲得國家開發(fā)投資集團(tuán)先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)投資基金數(shù)億元投資，工廠已有180余臺金屬3D打印機(jī)。
5月18日，中國鋼研科技集團(tuán)旗下專注于航空航天及民用合金零件增材制造業(yè)務(wù)的控股子公司鋼研極光舉行投產(chǎn)儀式，公司將總投資10億元，計(jì)劃于2025年前，實(shí)現(xiàn)3D打印設(shè)備裝機(jī)量達(dá)到150-200臺，完成重點(diǎn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)。
2020年5月，飛而康宣布打造世界一流的增材制造超級工廠，規(guī)劃設(shè)備50余臺，并計(jì)劃在2022到2023年內(nèi)再投入一倍的設(shè)備來產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，屆時(shí)金屬3D打印機(jī)將達(dá)100臺。
屆時(shí)，國內(nèi)面向金屬3D打印服務(wù)的裝備數(shù)量保守估計(jì)也會超過600臺，盡管設(shè)備之間面向的應(yīng)用領(lǐng)域不只有航空航天，但規(guī)模依然龐大。
綜合考量成本和加工效果，航空航天成為了3D打印最優(yōu)應(yīng)用領(lǐng)域。一個(gè)新的加工技術(shù)對于企業(yè)來說，核心考慮的是成本與加工效果，如果更低的成本實(shí)現(xiàn)了同樣的加工效果或更高的成本實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)的加工效果則均有應(yīng)用的空間，而航空航天領(lǐng)域由于對成本相對不敏感，3D打印的優(yōu)勢就被顯著的放大。
無論是既有現(xiàn)狀，還是未來布局，如果沒有批量化應(yīng)用為前提，國內(nèi)幾無可能進(jìn)行如此大規(guī)模投資。
根據(jù)3dpbm數(shù)據(jù)，全球航空航天增材制造市場空間有望從2020年的30億美元增長至2030年170億美元，保持19.36%的年復(fù)合增長率，這其中包含了增材制造設(shè)備、材料與相關(guān)產(chǎn)品，其中設(shè)備市場規(guī)模則有望保持近13%的增長率。
航空航天領(lǐng)域?yàn)?D打印應(yīng)用提供了無限空間
技術(shù)進(jìn)步推動3D打印相比傳統(tǒng)加工方式盈虧平衡產(chǎn)量不斷提升。在以技術(shù)革新追求大規(guī)模生產(chǎn)前，3D打印通常僅在產(chǎn)量較低時(shí)具有經(jīng)濟(jì)性，因此適合定制化、設(shè)計(jì)快速迭代的小批量制造。伴隨著目前設(shè)備、材料、服務(wù)供應(yīng)商技術(shù)不斷突破，3D打印開始逐步在大規(guī)模生產(chǎn)上具有經(jīng)濟(jì)性，具有大規(guī)模生產(chǎn)能力的“增材制造2.0”將使3D打印迎來一個(gè)高速發(fā)展的十年。
與此同時(shí)，隨著我國國防戰(zhàn)略全面轉(zhuǎn)型，航空航天裝備升級換代節(jié)奏有望加快，航空航天零部件制造正處上升期。隨著國家“十四五”規(guī)劃重點(diǎn)內(nèi)容將圍繞新一代航空裝備、精確打擊武器、無人裝備及信息化裝備為重點(diǎn)，新一代航空航天裝備及精確打擊武器將進(jìn)入批量裝備階段，同時(shí)隨著軍民融合改革的深入推進(jìn)，主機(jī)廠一般能力產(chǎn)能將進(jìn)一步釋放到上游民營企業(yè)。
飛而康增材制造工廠
鑫精合增材制造工廠
鉑力特增材制造工廠
在導(dǎo)彈研發(fā)和制造方面，3D打印獨(dú)特的輕量化制造特點(diǎn)能夠提升導(dǎo)彈的使用效益。根據(jù)解放軍報(bào)信息，3D打印導(dǎo)彈與傳統(tǒng)制造方法相比，不僅能夠降低成本，還能極大縮短導(dǎo)彈零部件的設(shè)計(jì)和更新時(shí)間，3D打印技術(shù)也解除了彈頭制造中的各種限制，可以改善導(dǎo)彈的熱力學(xué)性能并嘗試之前無法使用的設(shè)計(jì)。雷神、洛克希德?馬丁等公司早在2016年就已嘗試通過3D打印尋找新的導(dǎo)彈部件制造方法，根據(jù)公開資料信息，導(dǎo)彈彈頭減重1KG，可增加12至15km的射程。因此認(rèn)為3D打印對導(dǎo)彈性能具有明顯提升，在該領(lǐng)域需求有望持續(xù)提升。根據(jù)國防部信息，2021年上半年全軍基礎(chǔ)訓(xùn)練強(qiáng)度明顯增大，彈藥消耗大幅增加，采購量也有望持續(xù)上升。
中國航天科工二院采用3D打印技術(shù)在飛行器研制中取得重要里程碑
在軍機(jī)研發(fā)和制造方面，我國新一代軍機(jī)廣泛采用3D打印技術(shù)。我國第一款艦載戰(zhàn)斗機(jī)殲-15、多用途戰(zhàn)斗轟炸機(jī)殲-16、第一款本土隱形戰(zhàn)斗機(jī)殲-20及第五代戰(zhàn)斗機(jī)殲-31的研發(fā)和制造均普遍使用了3D打印技術(shù)。俄技集團(tuán)也指出，采用工業(yè)化3D打印，可將某些部件的制造時(shí)間從6個(gè)月縮短到3周。3D打印制造出來的部件在性能不變的情況下更輕，有望提高飛機(jī)載荷、優(yōu)化飛行特性。國防大學(xué)軍事后勤與軍事科技裝備教研部李大光教授表示，上世紀(jì)八九十年代，要研發(fā)新一代戰(zhàn)斗機(jī)至少要花10-20年的時(shí)間，而借助3D打印技術(shù)，最少只需3年時(shí)間就能完成。目前，我國先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)正處于高速列裝階段，為3D打印技術(shù)批量化制造零件釋放了增量空間。
翼龍無人機(jī)上面的3D打印應(yīng)用，來源：2021增材制造材料創(chuàng)新發(fā)展論壇直播
在民機(jī)研發(fā)和制造方面，鉑力特、飛而康等增材企業(yè)均參與了C919驗(yàn)證機(jī)零部件的試制工作，保障了首飛成功。與此同時(shí)，鉑力特后續(xù)為國產(chǎn)各類飛機(jī)制備了近2萬個(gè)零部件，其中絕大部分已裝機(jī)使用。根據(jù)商飛公司市場預(yù)測年報(bào)，2020至2039 年中國新機(jī)交付價(jià)值量將達(dá)到1.33萬億美元，成為全球最大客機(jī)新機(jī)交付市場，增材制造行業(yè)將有望充分受益中國客機(jī)發(fā)展市場。
3D打印確保了C919的成功首飛
航天領(lǐng)域?yàn)?D打印應(yīng)用提供了無限空間。從長征五號B運(yùn)載火箭、“嫦娥”系列到新一代載人飛船和火星探測器，從小到結(jié)構(gòu)支架、發(fā)動機(jī)零件，大到主承力大底，3D打印的零部件已經(jīng)通過了地面測試和各項(xiàng)環(huán)境考核，為載人空間站、月球和火星探測以及北斗導(dǎo)航等航天重大工程的實(shí)施提供了技術(shù)支持和保障。按照國家航天局未來將重點(diǎn)推進(jìn)行星探測、月球探測、載人航天、重型運(yùn)載火箭、可重復(fù)使用天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)、國家衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等重大工程的計(jì)劃，增材制造技術(shù)在該領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椤?/p>
增材制造技術(shù)在航天領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀?/p>
END
航空航天無疑是金屬3D打印發(fā)揮作用的重要領(lǐng)域，面向巨大的應(yīng)用市場，以鉑力特、飛而康、鋼研極光等為代表的民營企業(yè)只是3D打印技術(shù)的部分服務(wù)商，航空航天系統(tǒng)內(nèi)部同樣擁有各式各樣的增材制造生產(chǎn)線。因此，面向航空航天領(lǐng)域，金屬3D打印批量化制造將加速發(fā)展。
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