走進廠房，和傳統(tǒng)制造廠機器轟鳴、熱火朝天的生產(chǎn)景象不同，這里噪音很小、地板格外潔凈，一臺臺設(shè)備整齊列裝，設(shè)備內(nèi)激光飛舞掃描，一層一層鋪疊出產(chǎn)品的真容，一件3D打印的宇航級產(chǎn)品隨即誕生。
今天，在航天科技集團六院7103廠增材制造創(chuàng)新中心，利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)一件整流柵，生產(chǎn)流程從原先的19個縮短至3個，生產(chǎn)周期從20天縮短為2天，產(chǎn)品合格率顯著提升。
近年來，我國航天事業(yè)大跨步前進，宇航發(fā)射任務(wù)逐年遞增，在人員不變、任務(wù)量翻番的條件下滿足新階段生產(chǎn)需求，7103廠增材制造創(chuàng)新中心以3D打印技術(shù)為切入點，深化技術(shù)應(yīng)用推動企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，向著高質(zhì)量發(fā)展的目標展開一場生動實踐。
立足當下，
新辦法解決老問題
“3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造方法相比，設(shè)計靈活、研制周期短，材料利用率高。”7103廠增材制造創(chuàng)新中心主任楊歡慶介紹，2016年長征五號首飛成功，7103廠的3D打印產(chǎn)品隨長五亮相太空，首次在宇航發(fā)射任務(wù)中實現(xiàn)飛行應(yīng)用。
隨后，在載人航天、月球探測、火星探測、北斗導(dǎo)航、空間站建設(shè)等國家重大工程中，7103廠的3D打印產(chǎn)品出現(xiàn)次數(shù)越來越多、承擔(dān)任務(wù)越來越重。
發(fā)動機是火箭的“心臟”，航天液體火箭發(fā)動機需要大量采用高溫合金、鈦合金等難加工材料，設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝流程長。
為了滿足航天液體動力領(lǐng)域的生產(chǎn)需求，7103廠以3D打印領(lǐng)域發(fā)展較為成熟的激光選區(qū)熔化成形技術(shù)和激光熔覆沉積成形技術(shù)為主導(dǎo)，創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計，后處理工藝及質(zhì)量檢測評價展開系統(tǒng)研究，掌握了20余項關(guān)鍵技術(shù)，初步構(gòu)成增材制造應(yīng)用研究全流程技術(shù)體系。
“工藝成熟的產(chǎn)品在3D打印制造過程中無需太多人工干預(yù)，且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。”楊歡慶介紹，3D打印是一種數(shù)字化制造工藝，生產(chǎn)流程主要依賴專業(yè)處理軟件和生產(chǎn)管理軟件，注重前端工藝設(shè)計和研發(fā)。
目前，7103廠主要將3D打印技術(shù)應(yīng)用于航天液體火箭發(fā)動機新研型號研制，重點解決“急、難、險、重、新”的零部組件研制問題，同時承擔(dān)成熟發(fā)動機型號復(fù)雜異形構(gòu)件研制及批產(chǎn)。
截至目前，3D打印技術(shù)已經(jīng)在7103廠40多個型號240余種典型產(chǎn)品中得到使用，產(chǎn)品先后成功參與50余次發(fā)射和飛行試驗，增材制造創(chuàng)新中心取得了多項技術(shù)成果，獲得國家科技進步二等獎等8項省部級以上獎勵。
面向未來，
新技術(shù)適應(yīng)新需求
在今年的珠海航展上，新一代重型運載火箭、新一代載人運載火箭模型亮相，觀眾紛紛驚嘆于航天事業(yè)的發(fā)展速度。火箭運載能力大幅提升，對液體動力技術(shù)也提出了更高要求。
“我國開展的新一代航天裝備研制難度大、性能要求高、研制周期緊。”楊歡慶認為，隨著航天發(fā)動機設(shè)計性能的提升，宇航產(chǎn)品越發(fā)復(fù)雜精細，3D打印技術(shù)可以從根本層面突破傳統(tǒng)制造的技術(shù)局限，把圖紙設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實。
2000年前后，7103廠已經(jīng)開始布局3D打印技術(shù)，并引進激光選區(qū)熔化燒結(jié)（SLS）裝備及技術(shù)，用于我國新一代液氧煤油火箭發(fā)動機的快速研制。經(jīng)過多年的技術(shù)積累，在技術(shù)相對成熟、行業(yè)發(fā)展相對穩(wěn)定時成立增材制造創(chuàng)新中心，逐步把3D打印技術(shù)應(yīng)用到工程實踐中。
“3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)既是互補關(guān)系，更是升級換代關(guān)系。”楊歡慶說，針對目前傳統(tǒng)制造技術(shù)中合格率低、流程長、可靠性差的產(chǎn)品，可以采用3D打印進行批產(chǎn)，隨著未來航天發(fā)動機設(shè)計性能提升，3D打印技術(shù)能生產(chǎn)出高性能、一體化的復(fù)雜構(gòu)件，從技術(shù)層面帶動航天液體動力升級換代。
面向未來發(fā)展，7103廠與高校合作，計劃培養(yǎng)一批智能制造領(lǐng)域?qū)I(yè)人才，增材制造創(chuàng)新中心先后與西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)組建聯(lián)合實驗室，與西安交通大學(xué)成立培養(yǎng)育人基地，形成良好的產(chǎn)學(xué)研合作機制。
站在“十四五”開局之年，7103廠將圍繞國防軍隊現(xiàn)代化建設(shè)和經(jīng)濟社會發(fā)展需求，完成多型先進動力的研制批產(chǎn)工作，在此前研究的3D打印技術(shù)基礎(chǔ)上，預(yù)計在未來2年內(nèi)建成100臺金屬增材設(shè)備規(guī)模的“云端制造”智慧工廠，承擔(dān)起更重大的研發(fā)生產(chǎn)任務(wù)。
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