3D打印,引领航天制造进入新时代

——航天科技一院211厂3D打印技术发展纪实
发布时间 : 2017-11-06     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  9年前,金属3D打印技术还只存在于国际上的各大论坛或是报刊杂志上,似乎与我们遥不可及。如今,3D打印技术已成为航天科技集团一院211厂型号产品生产制造的重要技术之一。
  从航天系统内第一家掌握3D打印技术,到引进第一台3D打印设备,再到第一个规模化应用3D打印技术,211厂连上三个台阶,出色诠释了引领航天制造业的使命与担当。


第一个掌握3D打印技术


  金属增材制造技术可以大幅度简化复杂精密构件的制造周期,被形象地称为“3D打印技术”,十分适合制造传统方式难以加工的特殊结构。本着“不为我所有,但为我所用”的思路,211厂决定以校企合作的方式,开启3D打印技术的探索之路。
  2013年,该厂与华中科技大学正式合作,成立联合实验室,开展3D打印技术研究,这是国内航天系统第一个增材制造实验室。
  2013年,双方开展了第一件产品叶轮的试制。初期,由高校完成产品的工艺方案及制造过程,该厂技术人员全程跟产,学习工艺参数、变形控制,一点一点积累自主研制能力。一个多月的时间,叶轮制造完成,该厂技术人员掌握了钛合金复杂结构的制造技术,为工程实践打下基础。
  2013年,一新型号产品急需一个模样件,设计单位找到211厂,工艺研发中心推荐采用3D打印技术,从而赢得竞争。
  为了让产品更加符合3D打印技术的制造需求,211厂工艺人员提前介入设计,从3D打印可行性的角度优化产品结构,第一次自主实施3D打印制造。交付时间到了,该厂成为三家单位中唯一交出产品的单位,得到了设计单位的高度认可。
  在开展校企合作的3年中,211厂使用3D打印技术生产出研制型号的发动机罩、角片、套筒等共计500件产品,标志着该厂基本掌握了3D打印这项新技术,实现了技术引领。


工程化应用走在国内前列


  为了尽快实现技术成果转化,211厂必须拥有自己的设备。同期,该厂启动设备论证相关工作,计划通过理论与实践磨合,验证新技术的可靠性。
  2014年,211厂引进了第一台国产选区激光熔化沉积设备,这也是航天科技集团内的第一台3D打印设备,是该厂具备3D打印技术工程化应用条件的重要标志。
  第一件产品的诞生过程充满了坎坷。由于一型发动机弯头是钛合金薄壁结构件,成型过程中反复出现局部变形,被迫需要人工干预,导致不能持续生产,濒临报废。为了研究出可行的工艺制造方案,每次出现变形,技术人员便打开设备舱门,一边手工校形,一边分析质量缺陷,调整工艺方案,一点一点攻克制造难关。最终,用了将近20多天,把产品挽救了回来,实现3D打印,为真正实现工程化应用积累了宝贵的经验。
  2014年年底,一种新型号钛合金翼轴组合件研制工作启动,这是新型号,又是非承力结构件,211厂决定借此机会正式开展3D打印技术的工程化应用。吸取前期工程化应用时产品变形的经验教训,技术人员设计支撑结构,优化工艺方案,成功研制出某型号发动机罩。2015年,型号飞行试验取得圆满成功,211厂3D打印技术经受住了飞行考验,打响工程化应用第一枪。
  快速引进设备、实现工程化应用,从理论到实践,该厂一鼓作气,技术孵化成果越来越多。


能力建设提升批产能力


  近6年时间的积淀使211厂3D打印技术愈加趋于专业、成熟,积累了雄厚的技术基础,开始由技术引领向能力领先转型。
  万事俱备,东风已起。2016年初,一院投入专项资金再加上211厂自筹,3D打印中心建设筹划工作启动。2016年6月,3D中心开始建设。根据厂房规划,中心需要占用3车间和48车间的库房面积。
  为保证建设工作顺利开展,3车间临时调整内部计划,在车间本身不具备搬迁条件的情况下,强力推动车间完工,把模具清走。48车间在原有厂房的面积基础上,将自己的生产操作空间压缩到一半,给中心厂房提供支撑。
  全厂一盘棋,2016年年底,厂房主体结构建设完成,一座占地1000平米的集团公司首个3D打印厂房拔地而起。2017年2月,7台全新的设备陆续到位,中心正式投入使用,3D打印技术进入批产能力时代。
  目前,3D打印中心有4台激光选区熔化成形设备,2套电弧增材和一台激光熔化沉积设备,无论是技术体系还是批产能力,都处在集团公司前列。截至6月份,产能规模已经达到300件。211厂3D打印的前景不可估量。
  从技术探索到成果孵化,211厂充分发挥研制优势,并将这种优势做强做大,成功实现3D打印技术能力的引领,向引领航天制造业的大目标阔步前进。

(转自《中国航天报》)

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