【編者按】3D打印技術(shù)正在改變著航空航天這類高精尖產(chǎn)業(yè)阴香。專家指出，關(guān)鍵零部件加工難课丢、特殊材料利用率低等是長(zhǎng)期以來(lái)制約航空航天發(fā)展的重要因素蛆存。3D打印快速成型的特性使其成為航空航天領(lǐng)域未來(lái)最具潛力的技術(shù)之一。

3D打印技術(shù)正在改變著航空航天這類高精尖產(chǎn)業(yè)响禽。專家指出徒爹，關(guān)鍵零部件加工難、特殊材料利用率低等是長(zhǎng)期以來(lái)制約航空航天發(fā)展的重要因素金抡。3D打印快速成型的特性使其成為航空航天領(lǐng)域未來(lái)最具潛力的技術(shù)之一瀑焦。

3D打印應(yīng)用廣泛

“的確，增材制造技術(shù)的快速建模梗肝、快速成型可以大大縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期或者生產(chǎn)周期榛瓮，更重要的是，它可以打印出或者說(shuō)制造出傳統(tǒng)工藝無(wú)法做到的產(chǎn)品設(shè)計(jì)巫击。這是很有意思的禀晓，也是航空航天引入增材制造技術(shù)的重要原因。”霍尼韋爾科技事業(yè)部航空航天中國(guó)研發(fā)中心總經(jīng)理徐軍說(shuō)。

作為將3D打印技術(shù)引入航空航天業(yè)的領(lǐng)先者硬拴，霍尼韋爾在中國(guó)的3D打印實(shí)驗(yàn)室于2014年建成透揣，全球其它三個(gè)實(shí)驗(yàn)室分別位于美國(guó)册灾、印度和捷克鹿鳖。自2010年起杏住，霍尼韋爾就開(kāi)始深耕3D打印領(lǐng)域厨杆，積累了豐富的研究經(jīng)驗(yàn)馅拥，并成功地將3D打印技術(shù)生產(chǎn)出的零件裝配在了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上卫跺。

2010年6月，霍尼韋爾首次采用718鎳合金3D打印了一個(gè)切向注入噴嘴（TOBI）肯窜，并將其安裝在了霍尼韋爾飛行試驗(yàn)臺(tái)上钥忌。2012年1月，霍尼韋爾使用同種材料打印了旋流發(fā)生器纹茫，并在客戶的飛行試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了測(cè)試虏爸。三年后，霍尼韋爾則使用電子束熔煉（EBM）技術(shù)自古，利用鉻鎳鐵合金718材料生產(chǎn)了HTF7000發(fā)動(dòng)機(jī)的管腔角雅。

與傳統(tǒng)制造方式相比，3D打印在航空航天裝備制造方面優(yōu)勢(shì)頗多善婉。首先沪翔，3D打印的加工過(guò)程則不受零件復(fù)雜程度所限，這與航空航天裝備關(guān)鍵零部件的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜的特點(diǎn)相吻合抄瓦。其次潮瓶，3D打印技術(shù)可以輕松地加工高熔點(diǎn)、高硬度的高溫合金钙姊、鈦合金等難加工的航空航天裝備關(guān)鍵零部件材料毯辅，且3D打印加工過(guò)程中對(duì)材料的利用相對(duì)充分，可以顯著降低制造成本等煞额。

尚有難關(guān)待破

不過(guò)思恐，3D打印使用中還有一些難關(guān)待攻克。以金屬3D打印為例膊毁，多被用于機(jī)械制造和航空航天工程中形狀復(fù)雜的零件制造胀莹，對(duì)技術(shù)指標(biāo)要求極高。正因如此婚温，“有的時(shí)候描焰，3D打印機(jī)也不是那么配合≌っ”霍尼韋爾科技事業(yè)部航空航天中國(guó)研發(fā)中心增材制造工程項(xiàng)目經(jīng)理Alexandre Baudot說(shuō)道荆秦，“它似乎不太友好，要為難我們一下力图⊙脸瑁”目前厘乱，他正帶領(lǐng)3D打印熱交換器項(xiàng)目組進(jìn)行技術(shù)攻堅(jiān)，他所說(shuō)的“為難”极炎，也就是他們與3D打印機(jī)半年多來(lái)的“斗智斗勇”潭女。

“熱交換器最大的挑戰(zhàn)在于它里面的翅片非常薄，只有不到0．2毫米嫩柑。而3D打印機(jī)能夠穩(wěn)定發(fā)揮的極致是0．3－0．4毫米闸虹，這是機(jī)器本身的一個(gè)限制，同時(shí)也因?yàn)榻饘俜勰┰诟吣芗す鉄Y(jié)下會(huì)發(fā)生膨脹辽察，冷卻后會(huì)有點(diǎn)收縮，因此會(huì)和理論值產(chǎn)生誤差磁饮。所以說(shuō)它不可能做到完全地讓你隨心所欲地打出想要多薄就多薄的東西腰步。應(yīng)該說(shuō)，是我們先‘為難’它了减少《蜒唬”郭鑫是霍尼韋爾在科技事業(yè)部航空航天中國(guó)研發(fā)中心3D打印實(shí)驗(yàn)室的機(jī)械工程師，也是這個(gè)項(xiàng)目的主要成員之一填抬。在加入霍尼韋爾之前烛芬，他的工作只與2D打印有關(guān)。有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)飒责，是他加入霍尼韋爾的原因赘娄。

這個(gè)項(xiàng)目的另一位主要成員是高級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師竇娟。與郭鑫不同宏蛉，她在霍尼韋爾工作了九年多遣臼。但相同的是，加入這個(gè)3D打印實(shí)驗(yàn)室之前拾并，她與此有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)為零揍堰。“沒(méi)有什么秘訣嗅义，就是不斷地學(xué)習(xí)屏歹、接受各種培訓(xùn)，我拿到支撐設(shè)計(jì)資格證書(shū)的時(shí)候之碗，還是有點(diǎn)小小的自豪的蝙眶。”竇娟說(shuō)继控。

支撐設(shè)計(jì)對(duì)3D打印至關(guān)重要眠便。設(shè)計(jì)得太復(fù)雜不利于打印，也會(huì)給打印完成之后的移除帶來(lái)巨大的工作量和成本况饥。但是設(shè)計(jì)得不到位其便，打印就會(huì)失敗支赖。3D打印并不像打印紙張那樣，放進(jìn)一張紙蘑杭，紙就會(huì)從打印機(jī)里吐出來(lái)访跪。由于它是一個(gè)三維立體的東西，它需要先打印在一個(gè)底座上才行宛办，而底座和這個(gè)物件之間化威，就需要一個(gè)支撐。竇娟說(shuō)起3D打印的設(shè)計(jì)支撐属荤，還是帶著一些小小的自豪肪误。

從年初到現(xiàn)在，這個(gè)項(xiàng)目組已經(jīng)進(jìn)行了6次“設(shè)計(jì)試驗(yàn)”就初。每一次的試驗(yàn)從計(jì)劃郎闹、設(shè)計(jì)、打印奈辰、移除支撐到測(cè)量和測(cè)試功能栏妖，大約10天左右的時(shí)間。突破奖恰，發(fā)生在第2次試驗(yàn)之后吊趾。竇娟和郭鑫分別從支撐設(shè)計(jì)和3D打印機(jī)的參數(shù)和功能設(shè)置上找到了可行的解決辦法，并且在第3次試驗(yàn)開(kāi)始嘗試不同的組合瑟啃，以期找到最完美的“配方”论泛，攻克難關(guān)。

項(xiàng)目組認(rèn)為蛹屿，熱交換器是機(jī)械元件產(chǎn)品組合中的重要元件之一孵奶。傳統(tǒng)制造工藝使這種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和打樣需要投入很高的成本，更換翅片設(shè)計(jì)更是需要在模具上耗費(fèi)相當(dāng)?shù)某杀纠濉Ｒ环N翅片的工期從生產(chǎn)到裝配了袁，短則半年，長(zhǎng)則一年湿颅。更重要的是傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)熱交換器的成品率相當(dāng)?shù)驮芈蹋挥?5％≌宀撸“因此研歧，我們十分期待有朝一日，這樣的產(chǎn)品能夠通過(guò)3D打印技術(shù)來(lái)生產(chǎn)胡傅⊙踉茫”在項(xiàng)目組看來(lái)，與3D打印機(jī)“斗智斗勇”并不是一件痛苦的事情，相反国享，他們覺(jué)得每一次的嘗試侈兄，都往目標(biāo)邁進(jìn)了一步。

專家指出队笑，航空航天作為3D打印技術(shù)的首要應(yīng)用領(lǐng)域版痪，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，但是這絕不是意味著金屬3D打印是無(wú)所不能的狞荤，在實(shí)際生產(chǎn)中什箭，其技術(shù)應(yīng)用還有很多亟待決絕的問(wèn)題。目前3D打印還無(wú)法適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)脸狸，滿足不了高精度需求最仑，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效率制造等。而且炊甲，制約3D打印發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素就是其設(shè)備成本的居高不下盯仪。但隨著材料技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及激光技術(shù)的不斷發(fā)展蜜葱，制造成本將會(huì)不斷降低，3D打印將會(huì)在制造領(lǐng)域綻放光芒耀石。

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