作為最頂尖的科技行業(yè),,航空航天集中了科 學(xué)技術(shù)的眾多新成就,需要各個行業(yè)全面,、平衡發(fā)展作為基礎(chǔ),。而用于制造航空航天部件的材料,好比制造房屋的奠基石,,自然是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),。歷年來,科學(xué)家們 一直在研制和開發(fā)更好的航空航天材料并取得了不小的成就,,復(fù)合材料和鈦合金材料的廣泛應(yīng)用,標志著人類航空技術(shù)的一次飛躍,,但事實上,,復(fù)合材料和鈦合金零 件生產(chǎn)卻非常麻煩。
據(jù)了解,,傳統(tǒng)的鈦合金零件制造主要通過鑄造和鍛造來完成,。其中,鑄造主要用于生產(chǎn)大尺寸零件,,其重量大且無法達到精準,,鍛造雖然精確度較高,但制造過程中的原料浪費很大,,幾乎95%的原料都會被作為廢料切除掉,,而且,鍛造產(chǎn)品的尺寸受到嚴格限制,,這就使得鈦合金材料的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量都大大降低,。不過近年來,中國采用激光3D打印技術(shù)制造鈦合金材料,,徹底解決了這一難題,。
據(jù)外國媒體報道,,中國殲-15、殲-31和殲-20戰(zhàn)斗機都使用了激光3D打印技術(shù),,目前,,我國已經(jīng)具備了使用激光成形超過12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力,并成功用于多個國內(nèi)航空科研項目中,,如C-919客機的大型機頭整體件和機鼻前段就是用的激光3D打印制造的,。到目前為止,中國是世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造并成功批量裝機的國家,。
上圖為我國首次展示的某型戰(zhàn)斗機超大尺寸鈦合金件,,這個部件是戰(zhàn)斗機中 段機身上的鈦合金主承力構(gòu)件加強框,這個框體的兩個眼鏡形狀的“圓洞”為仿制發(fā)動機的預(yù)留空間,,由于這個結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,,美國在制造F-22戰(zhàn)斗機的此種部件時,采用常規(guī)的“分段鑄造各個構(gòu)造體,,然后通過熱等靜壓和高精度焊接將構(gòu)造體組合成框體”的模式來生產(chǎn),,但中國通過激光3D打印技術(shù),通過鈦合金材料 “生成”一個一體成型的超大型部件,,并不需要進行多次焊接,,節(jié)省了大量人力物力和財力。
更有趣的是,,在中國軍工運用激光3D打印生產(chǎn)鋁鈦合金材料之前,,美國已經(jīng)開展過這項科研,據(jù)資料顯示,,早在上世紀90年代,,美國試驗了一個 F/A-18C戰(zhàn)斗機激光3D打印零件,但不久以后,,這家架斗機的零件就出現(xiàn)了明顯裂痕,,其結(jié)構(gòu)強度遠遠達不到飛行要求,直到現(xiàn)在,,美國也并未在該項技術(shù) 上獲得較大的技術(shù)突破,。而解決強度和靜力疲勞問題這個難題,卻被中國軍工人率先攻克,。
北京航空航天大學(xué)航空材料專家王華明教授去年在中國科學(xué)院一個專題討論會上曾經(jīng)表示,,中國現(xiàn)在僅需55天就可以“打印出”C-919客機的主風(fēng)擋整體窗框。王華明說,,歐洲一家飛機制造公司表示,,他們生產(chǎn)同樣的東西至少要兩年,光做模具就要花200萬美元。2012年1月18日,,王華明教授主持的 “飛機鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”項目獲得國家技術(shù)發(fā)明一等獎,。王華明認為,中國大型3D打印技術(shù)已超過美國,,因為許多美國同行只是用這門技術(shù)生產(chǎn)“小玩意”,。
誠然,中國的科技有很多地方仍然落后于美國,,但只要我們一直秉持腳踏實地,、刻苦攻關(guān)的科研精神,就沒有我們無法解決的難題,,技術(shù)上,,沒有誰能夠永遠領(lǐng)先,也沒有誰會永遠落后,,強者自強!