关键零部件加工难、特殊材料利用率低等是长期以来制约航空航天事业发展的重要因素,也正因如此,3D打印快速成型的特性使其成为航空航天领域未来最具潜力的技术之一。从现阶段应用看,3D打印技术在航空航天领域主要有两大应用:一是复杂零部件的直接快速制造;二是零部件快速修复。
对比传统制造方式,3D打印在航空航天装备制造方面优势颇多。首先,航空航天装备关键零部件的外形和内部结构通常较为复杂,铸造、锻造等传统制造工艺难以精准加工,而3D打印的加工过程则不受零件复杂程度所限;其次,航空航天装备对材料的性能和成分要求十分严苛,3D打印技术可以轻松地加工高熔点、高硬度的高温合金、钛合金等难加工材料,且3D打印加工过程中对材料的利用相对充分,可以显著降低制造成本;再次,3D打印成型后的近件已十分接近成品要求,不需或仅需少量后续加工,可有效缩短零部件生产周期,满足航空航天产品的快速响应需求。
此外,在航空航天领域,重大装备造价昂贵,如果使用过程中出现零部件损坏或零件尺寸不合要求等问题,将造成很大经济损失。此时,利用3D打印技术修复零部件破损部分,使整体装备快速投入使用,是不错的选择。
近期,国内外在此领域的研究屡有突破。国内方面,中国航天科技集团公司与上海航天技术研究院联合研制出一款多激光3D打印机,目前已成功打印出卫星星载设备的光学镜片支架、飞机研制过程中用到的叶轮等构件。这些构件有的形状极其不规则,有的微小而复杂,如果采取传统加工技术,不仅造价昂贵、废品率高,甚至难以加工生产。而这台3D打印机很快就能打印出来。国外方面,美国航空航天和军火承包商Aerojet Rocketdyne日前成功完成MPS-120 CubeSat(MPS-120)高冲击可适应模块推进系统的点火试验,这意味着3D打印的肼集成推进系统将可为微型CubeSat卫星提供动力。
相比之下,国外3D打印技术在该领域的应用较国内更为成熟,但毋庸置疑,航空航天产业对3D打印技术的提振作用却是放之四海而皆准的。
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