十年前的11月23日，是中国航空史上辉煌的一天。我国自主研制的第一型舰载多用途战斗机歼-15在辽宁舰首次完美着舰，中国战斗机实现了从陆地向海洋的跨越。从这一天起，中国海上没有舰载机的时代成为历史。源于此，3D打印技术参考注意到近期关于歼-15的相关研制过程被不断公开。 本期内容主要来自歼-15舰载机孙聪总设计师在2017年的开讲以及研制团队于近期的分享。历经十余年探索，3D打印技术已经在我国战机研制过程中实现了规模化和工程化应用，达到了世界领先水平。 01总设计师技术拐点助力战机跨代 歼-15舰载机设计总师孙聪表示，过去人家都讲飞机的成本是制造出来的，实际上飞机的成本是设计出来的，每一个零件加工的工艺，采用什么样的材料、工艺、方法，都直接决定了飞机的成本。新一代的飞机能够跨代，一定是技术上有了拐点；它能实现跨代，一定会在方法上、在手段上有新的创新。 早期有一个项目，要实现材料全部国产。其中有一件钛合金的型材，飞机全机仅用20公斤，但拉伸机需要投资五亿。当时有两种出路，一种是不用钛合金，用能不能高强度的、又耐高温、又强度相当的东西来代替；还有一种就是不用这种加工工艺行不行？在这个时候，北航王华明老师3D打印的小核桃大小的零件对零件制造带来的新希望。 王华明教授团队用三个月的时间完成了钛合金样件制造，经项目团队力学测试，认为3D打印工艺完全可以代替原来的锻铸件。这件事，是我国在钛合金3D打印技术上的一个启蒙和奠基。 02罗阳青年突击队3D打印实现规模化、工程化应用 2013年，随着新型战机在减重量、长寿命、低成本、快速响应等方面的需求越来越迫切。原有的生产方式已触及“天花板”，但当时罗阳刚刚因公殉职不久，在团队需要突破难关的时候一下子没了主心骨，为了加速实现关键核心技术的突破，沈飞公司成立了增材制造“罗阳青年突击队”。 在「东方时空：揭秘中国航母舰载机十年 歼-15到系列舰载机 十年冲破了什么?」节目中，航空工业沈飞工艺研究所李晓丹博士表示： 在1.5m尺寸内的零件，可以直接使用粉末床激光熔融3D打印技术制造； 3D打印技术在飞机上（军用）的应用，我国已经达到了规模化、工程化应用，在世界上处于领先位置，引领了该类技术在这个领域的发展。 一个零件从长的像到能用，这条路是最难得。研究人员在起步阶段用8个月的时间做了800多页的实验，检测了所有的性能数据，来表明这个材料合格、这项工艺合格、这个零件合格，才能第一次把这个零件第一次安装在飞机上。 作为由青年高级技术人才组成的团队，增材制造团队通过在航空业先行先试，全面掌握了3D打印从研制、加工到应用的全部技术。如今，增材制造技术已经在航空领域主要飞机生产厂落地，我国也成为世界上唯一实现3D打印制造技术在飞机上规模化应用的国家。 孙聪总师也表示，从一开始为了解决问题，在创意上产生了新的想法，最后又培育了一个制造行业。3D打印在国际上风靡流行，是未来我们制造业的一大支柱产业。 注：本文视频来自央视频。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.武器准备专题四：我国新一代军机普遍使用3D打印技术 2.15%部件3D打印制造 | 美客运高超声速发动机完成关键测试，接近首飞 3.美国防部鼓励使用3D打印突破制造极限，促进高超声武器从研发过渡到生产 4.英国防部新推优化3D打印军用供应链计划，美国积极部署3D打印国防应用顶层设计

3D打印技术参考注意到，11月26日，航天科技集团六院自主研制的130吨级重复使用液氧煤油补燃循环发动机首台两次起动试车取得圆满成功。 该型发动机是瞄准我国新一代运载火箭重复使用打造的天地往返动力装置，具有综合性能高、拓展能力强、可靠性高等特点，该发动机将有力支撑我国重复使用航天运载器发展，满足我国空间站运营等航天活动需求，提升我国大规模、低成本进出空间能力。 据悉，该型发动机在充分继承系列型号研制技术基础上，航天六院研制团队在不到一年时间内就完成了从方案设计到全流程演示验证，实现了该系列发动机通用化、一体化和数智化技术融合。此外，发动机部分零组件采用3D打印、自动化焊接、智能装配等新工艺技术，在重复使用大推力发动机高压补燃两次点火、连续变推力等核心关键技术上取得突破性进展，具有重大里程碑意义。 西安航天发动机有限公司指出，后续，针对发动机可重复使用要求，研制团队将持续开展工艺可靠性提升技术研究，从材料、工艺、结构、性能等多方面综合研究发动机的工艺可靠性，在保证质量可靠的同时，积极推进新材料、新工艺、新技术的应用，稳步提升发动机的工艺可靠性和质量可靠性，以满足发动机未来多次重复飞行的能力。 本次试车在航天液体动力“功勋试验台”502台进行，是该试验台考台成功52年来承担的第24型756次试车任务。从西安航天动力研究所推出的视频可以预见，我国实现火箭可重复使用，将指日可待。 火箭返回示意动画 根据航天六院于11月发布的消息，航天特种构件增材制造技术创新中心建立了覆盖设计、材料、成形、后处理、检测评价的全流程技术体系和能力体系，实现了3D打印技术在军工装备制造领域推广应用的示范引领。目前，已实现了高速旋转件、复杂壳体等20余类结构共500多种复杂精密构件的增材制造工艺替代，应用于50多种液体火箭发动机，开创了航天液体动力整体集成制造的先例，支撑了产业化、规模化生产能力的提升。 几代液体动力人接续奋斗，及时适应应用需求，不断提升能力水平，为载人航天、北斗导航、探月探火等发动机研制定型提供重要支撑。 注：本文内容来自航天六院。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.15%部件3D打印制造 | 美客运高超声速发动机完成关键测试，接近首飞 2.航天六院借助3D打印研制我国新型火箭发动机，应用发动机数量达50余种 3.航空航天领域当前能接受金属3D打印零件的批量应用吗？ 4.3 x 1.2 x 1.2 米，SLM Solutions推出世界最大SLM金属3D打印机

11月17日，美国Hermeus公司通过发动机测试，完成高超声速里程碑。Hermeus展示了其Chimera发动机从涡轮喷气模式到冲压喷气模式的过渡，这是实现客运飞机高超声速飞行的最重要的技术壮举之一。 Hermeus公司是美国一家开发高超声速飞行器的创新企业，它开发的5马赫发动机组件已经过验证，将被安装在其正在开发的Quarterhorse飞机上，实现客机飞行器的高超声速、可重复使用，乘客将能够在90分钟内横渡大西洋。虽然2018年才成立，但这家公司并不简单： 2021年3月，宣布与NASA签署太空法案协议研发高速飞机； 2021年8月，宣布获得美国空军6000万美元全额资助，用于开发可重复使用的开发超高声速飞机； 2022年3月，宣布获得1亿美元B轮融资； 2022年7月，宣布获得美国空军9.5亿美元上限合同，以支持其“先进作战管理系统”。 Hermeus正在开发的Quarterhorse飞机Hermeus公司所开发的Chimera发动机可实现涡轮联合循环，这意味着它是涡轮喷气发动机和冲压喷气发动机的混合体。在这两种模式之间切换的能力使Hermeus的Quarterhorse飞机能够从常规跑道起飞，然后加速到高马赫速度。今年7月，3D打印技术参考注意到，西北工业大学首次验证了煤油燃料火箭冲压组合循环发动机火箭/亚燃、亚燃、超燃、火箭/超燃的多模态平稳过渡和宽域综合能力。两条信息对比，看出一些端倪。 有人认为，以低于1亿美元的价格对这种组合式发动机进行飞行测试是不可能的。而此次发动机测试成功，实际上是该公司的一个小团队在21个月内以1800万美元的成本设计、制造和测试的，其效率之高和取得的成就让公司创始人惊讶。Hermeus表示，实现这一里程碑的成本和速度效益非常显著。 这台发动机有15%的零件由3D打印制造，Hermeus 的一项基本制造原则是垂直整合。内部制造允许工程师和技术人员之间形成紧密的反馈循环，这是该公司快速迭代能力的关键。此外，垂直整合减轻了对外部供应商的依赖，并允许更好的控制供应链，3D打印无疑为快速迭代创造了便利。 2022年9月，Velo3D宣布Hermeus已经购买了其Sapphire和专为大批量生产而设计的大幅面Sapphire XC 3D打印机。这些打印机都将制造Chimera 发动机和Quarterhorse飞机零件，尤其是采用In718超级合金。 HermeusChimera混合模式发动机 Hermeus 首席技术官表示，“金属增材制造是我们垂直整合生产计划的核心组成部分，我们将寻找提高性能、整合组件、减轻飞机重量并最大限度减少外部依赖性的方法。” 金属增材制造技术已在超声速和新空间行业得到广泛采用，因为它能够在不影响设计、质量或性能的情况下构建工程师所需的复杂、关键任务部件。Velo3D极具优势的“无支撑”金属3D打印技术使客户无需为增材制造设计接受专门培训，即可打印复杂设计。3D打印为更快的产品迭代并大大简化供应链起到了显著作用。 另一家致力于超声速飞机研发和制造的Boom Supersonic公司，也大量使用3D打印零部件，Velo3D也是该公司的服务提供商。 BoomXB-1“超音速验证机”上的大量3D打印零件 对于冲压发动机的燃烧室、进气道等大尺寸零件，采用传统工艺需要将其分解成数量众多的零部件，复杂的装配尺寸链传递将直接导致相关零部件需要具备非常高的加工精度，而且加工与装配消耗的时间也将导致产品制备周期相对漫长，此外大量的零部件装配势必引入较多的附加质量，这些无效质量将使整台发动机的有效推重比降低。 3D打印一体化制造减少了传统工艺中的焊接流程以及制造成本，同时也更利于寻找减轻重量的方法，以便可以携带更多的燃料和载荷。虽然上述零件尺寸巨大，但如今高精度金属3D打印的制造规模已经突破了一米级别，能够满足制造需求。美国雷神公司声称其高超声速武器所使用的超燃冲压发动机是完全3D打印的。 从涡轮喷气模式到冲压喷气模式转换 然而，绝大多数所提到的高超声速基本都是在讲武器，如雷神、洛克希德马丁以及西工大在本年度所测试的那样，它们所采用的均是火箭发动机提供动力（在开发过程中均大量使用金属3D打印），这就意味着发动机不可重复使用，这对于客运飞机来说显然不适用。 Hermeus的组合式发动机在超声速领域独树一帜。在低速时，Chimera发动机可以像喷气式飞机一样处于涡轮喷气模式，但随着进气温度和速度的增加，涡轮喷气发动机达到了性能极限。此时飞机速度可达到2马赫左右，Chimera的预冷器可以降低进入涡轮喷气发动机的空气温度，这使得发动机在过渡到冲压喷气模式之前能够从涡轮喷气模式中释放更多性能，可实现3-5马赫飞行。 通过制造不需要火箭加速的全范围吸气式高超声速发动机，Hermeus为可操作的高超声速飞行奠定了基础——这意味着其所开发的超高声速飞机可以重复使用。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.全球首架自主研发超音速飞机XB-1包含大量3D打印零件 2.3D打印助力国内外（西工大和雷神）最新高超音速飞行器制造 3.加大投资，克服阻碍增材制造应用的关键技术障碍——美国更新《先进制造国家战略》 4.航空航天领域当前能接受金属3D打印零件的批量应用吗？

11月22日，华曙高科参加上交所科创板上市委审议会议，并顺利通过。 华曙高科于6月闯关科创板IPO获上交所受理，首发申请即过会。十余年来，其专注于工业级增材制造设备的研发、生产与销售，致力于为全球客户提供金属(SLM)增材制造设备和高分子(SLS)增材制造设备，并提供3D打印材料、工艺及服务。 财务数据显示，该公司2019年、2020年、2021年营收分别为1.55亿元、2.17亿元、3.34亿元；同期对应的归母净利润分别为1795.05万元、4096.15万元、1.17亿元。 招股说明书上会稿显示：华曙高科核心产品为具有自主知识产权和应用核心技术的金属3D打印设备和高分子3D打印设备，同时向客户提供自主研制的3D打印高分子粉末材料。目前已开发20余款设备，并配套40余款专用材料及工艺，正加速应用于航空航天、汽车、医疗、模具等领域。公司是全球极少数同时具备3D打印设备、材料及软件自主研发与生产能力的增材制造企业，销售规模位居全球前列，是我国工业级增材制造设备龙头企业之一。 公司从战略上重点布局金属增材制造技术，多年来持续面向高效益规模产业化增材制造及特定场景增材制造应用高端功能定制化需求，持续开展技术突破与产品创新，推出FS1211M、FS811M、FS721M、FS621M、FS1500M、FS531M、FS422M等多系列多配置自主SLM设备。 在高分子增材制造技术方面，公司不断突破高精度多区温场设计与控制技术、高分子激光烧结中的光纤激光能量利用技术、多模块智能化连续增材制造技术等核心技术，可打印材料最高熔点达340℃，覆盖多种成形尺寸，含单激光、双激光、四激光系统，可利用CO2激光器、光纤激光器两种能量源的多系列产业化选区激光烧结设备。 目前公司在用户处的装机量已超过700台，居行业前列，单一客户装机量超过10台的产业化客户数量近10家。其中，金属3D打印设备全球装机量超过330台，中大型金属设备（400mm以上大尺寸）用户装机量超过90台，单一客户金属设备装机量超过30台。 报告期内，华曙高科3D打印设备及辅机配件主要应用于航空航天领域、模具及加工服务领域，其中金属设备及辅机配件主要应用于航空航天领域，高分子设备及辅机配件主要应用于模具及加工服务领域。 截至招股说明书签署日，华曙高科拥有上海华曙、深圳华曙、华曙新材料、长沙工研增材制造、美国华曙、欧洲华曙六家子公司以及一家参股公司重庆华港，开办了一家非营利性社会组织长沙市3D打印产业技术创新战略联盟。 本次拟募资6.64亿元，用于增材制造设备扩产项目、研发总部及产业化应用中心项目、增材制造技术创新(上海)研究院建设项目。 注：本文主要内容来自华曙高科招股书。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.华曙高科申报科创板上市，拟募资超6亿元，机遇与风险并存 2.华曙高科重磅发布多款大尺寸3D打印解决方案 3.华曙高科海外重磅推荐4款增材制造解决方案 4.航空航天领域当前能接受金属3D打印零件的批量应用吗？

在本年度TCT亚洲3D打印展和珠海航展期间，“批量制造”成为了描述金属3D打印技术的最新词汇。”为航空航天零部件批量化生产提供更多可能 “”为量产而来“的新鲜字眼不仅让我们遐想，金属3D打印发展的这么快，这么可靠了吗？ 品牌商如此宣传，自是因为有了可靠的案例来支撑这些说辞。以粉末床激光熔融（L-PBF）为代表的金属3D打印零件质量曾因产品一致性而受到怀疑，被认为只能做验证组件。但这种情况确实正在发生飞速改变——最典型的代表就是GE航空已经实现了超10万个喷嘴头的制造，并应用在当前最先进的发动机上： 波音777X搭载的GE9X 空客A320 NEO搭载的LEAP-1A 波音737MAX搭载的LEAP-1B 中国C919搭载的LEAP-1C 2022珠海航展上的LEAP发动机 它将原来由20个通过焊接制造的部件组合为一个精密整体，使产品重量比上一代减轻了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%，它的复杂特征结构要求其只能采用3D打印工艺制造。这一案例的成功，表明金属3D打印实现批量化制造是可行的。 国内关于航空航天领域金属3D打印批量化制造的案例虽没有公布，但仍可以捕捉到蛛丝马迹。在航天六院最新的应用案例中有这样的表述，在85吨级开式循环液氧煤油发动机的研发和制造过程中，“3D打印的关键零组件在长期试验中进行了数十次可靠性考核”。这从侧面证明金属3D打印技术制造的零件质量是可靠的，能够被航空航天领域所接受。接下来，3D打印技术参考将从生产的角度讲述哪些因素会影响面向航空航天领域的批量生产。 1. 产品一致性，可重复制造的关键因素 实现批量化制造，代表着金属3D打印单批次和多批次制造的每一个零件从零件质量、性能到尺寸精度都是完全一致的，即该技术达到了可重复的制造质量。这对打印设备和工艺标准提出了严格的要求，知名金属3D打印品牌Velo3D声称，其在全球范围内布置的任何一台机器都能打印出具有相同质量的零件，这是对金属3D打印批量制造产品一致性的良好诠释。 铂力特在珠海航展展示的批量生产的安装支架 对设备的调教必须达到严格的标准，能够实现可重复的制造质量，才具备实现批量制造的基本条件。但这仅是一句系统的描述，却涉及极广，如打印过程中成形空间烟雾的排除与气流调控、激光功率的稳定性控制与将平台每一处的能量调控在可接受的范围内、打印室中的氧气含量控制以及构建完成后所需的后处理等，所需要布置的传感器可以达到上千个。GE对所收购的Concept Laser打印机也进行了细致的研究、分析和改造，以使其满足批量制造的能力。 2. 训练有素的工程师至关重要 对于金属3D打印技术来说，必然需要大量的专业知识，但并非要求一人多能。这项技术涉及的技术细节非常之多，如面向增材制造的设计、熟练的操作和维护、打印工艺研发与材料质量控制以及后处理等等。 这些所涉及到的过程几乎均会直接影响到产品的制造质量是否统一。对于致力于面向航空航天领域提供服务的供应商，从事这些环节的人才都不可或缺，尤其是那些训练有素的工程师。而培养具备这些专业技能的工程师既昂贵且耗时，但不可或缺。 3. 制造成本须持续降低 需要指出的是，除非投资回报率超过其他可用的生产方法，否则3D打印技术将不会被广泛采用并进行大规模生产。对于航空航天领域来说，成本似乎并不是最重要的，但成本仍然会影响能否实现批量制造。 鑫精合金属3D打印车间机器本身的高成本是一个主要问题。但经历十年技术积累、研发迭代，3D打印机的装备成本相比早期已经出现相当幅度的降低。同样的，材料成本也有一致的趋势。 目前，国内已经有多个满足航空航天领域制造的增材制造加工服务中心，如铂力特、鑫精合、飞而康以及钢研极光等。根据部署，到2025年国内面向金属3D打印服务的装备数量保守估计将远超600台（点击）。 无论从技术发展成熟还是从竞争的角度，制造成本持续降低都将是必然。 4. 自动化的调节与生产，将越来越多 尽量减少人为错误对金属增材制造来说至关重要，例如在调节光斑尺寸、多激光搭接时的参数时，工程师人的判断可能不尽相同，因此有些设备商如华曙高科自主研发了“多激光智能校准系统”，最大程度解决多激光搭接一致性的挑战，使得打印质量及性能更加均匀。 华曙高科开发的“多激光智能校准系统” 其他因为人导致的误差还包括构建基板的调平、零件内部管道的粉末清理以及支撑去除与后处理等，目前的软件和硬件均在使这些过程变得更为智能。虽然当前的自动化程度还有限，但可以看出，这将会是一种趋势。 END 金属增材制造技术在航空航天领域的应用优势涵盖解放设计、高材料利用率、低制造成本、快速制造等多方面，在经历了早期的质疑后，开始飞速发展。本文主要从生产过程的角度讲述了影响金属3D打印批量生产的因素。 正如3D打印技术参考的一位合作方所指出的，金属3D打印不是“能打出来”就行，性能要满足装机要求，批量生产要稳定高效还要一致性强，成本还要持续降低，对设计对工艺改良升级的革新能力也要持续提升。这样才能成为制造业供应链中不可或缺的一环，这个曾经“非主流”的工艺才有可能在寒冬中生存下去。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.整体化、轻量化与批量化 | 铂力特展示航空航天金属3D打印潜力与趋势 2.GE 3D打印燃油喷嘴制造数量突破10万件，回顾 GE 增材的发展之路 3.25吨零件：区域金属3D打印制造商Seurat获得大批量制造订单 4.实现工业零件的批量化制造，铂力特发布全新设备BLT-A400

11月17日，3D打印技术参考注意到，SLM Solutions再一次创造了3D打印行业无法回避的重要新闻，其宣布推出可制造3x 1.2 x 1.2 米的超大尺寸粉末床激光熔融金属3D打印机，这可能是这项技术诞生以来所研发出的最大机器。无疑，SLM Solutions再一次超越了这项技术的极限，上一次因技术革新备受关注是其在2020年11月发布业内首款配备超多激光（12）数量的NXG XII 600机型。柔性系统可能是这台新机器的最大特点，其在概念上包含一个核心单元和一个尺寸灵活的构建“外壳”，能够满足制造各种尺寸的组件。它可以生产直径为1.8 米、高度为1.6 米的圆柱形零件，或者尺寸可达3.0 x 1.2 x 1.2 米的长径零件。其制造效率可以达到330cm³/h 。 从SLM Solutions的研发历史看，这家公司似乎是粉末床激光熔融技术的最新发展情况的代表之一，尽管其并没有作为众多设备商早期的仿造对象。这一巨大的成形尺寸让整个行业侧目，传统的SLM技术真的要往那么巨大的方向发展吗？当然，巨大的成形空间将会进一步为零件合并和制造更大的零部件带来可能。在9月份，该公司刚刚宣布获得美国空军的间接资助，将在NXG XII 600基础上将Z轴将扩大为1500mm，前者配备12台激光器，构建体积为600 x 600 x 600mm。更值得关注的是。其已售出的600版本可以升级Z轴，这再一次证明了其柔性系统的概念。 关于超大尺寸SLM金属3D打印机，苏州西帝摩于2020年推出了成形尺寸达2000×2000×650mm的XDM2000，其采用单列6振镜6工位并行移动扫描方案，将2000×2000mm的加工台面分成大小相等的6×6个区域，单列6个区域分布6套振镜系统，在开始加工时6套振镜同时工作，当前工位扫描完成后移动振镜平台到下一工位，然后6套振镜同步扫描，依次扫描完成6个工位的加工后结束本层扫描，等待铺粉完成后接着进入下一循环，直至整个零件加工结束。 3D打印技术参考认为，因需求和实力研发，是比较务实的做法。市场就这么大，技术的发展方向还有很多，Vleo3D和Seurat均应该是我们追逐的方向。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.整体化、轻量化与批量化 | 铂力特展示航空航天金属3D打印潜力与趋势 2.因零件整合，3D打印为一体化制造带来的60余项改变 3.GE航空最新：合并150个零件，3D打印1米直径高温合金发动机部件 4.国内LPBF大尺寸金属增材制造制造装备汇总

10月31日，长征五号B运载火箭托举中国空间站梦天实验舱精确进入预定轨道。在发射成功之际，3D打印技术参考注意到西工大发布了一则消息，并有如下描述：   3D打印技术参考查找了大量文献，发现林鑫教授课题组在2019年发表了多篇关于2219铝合金电弧增材制造的研究文章。虽不能确认该型铝合金就是西工大所描述的为梦天舱和长五B文所用，但笔者却发现该材料在航天领域有极重要的价值。 2219铝合金在航天领域的重要应用 高强度铝合金由于低密度、优异的机械性能、良好的成形性和断裂韧性，在航空和航天工业中具有广泛的应用和不可替代的地位。据估算，火箭用的铝合金约占金属结构总净质量的95%，而此前发射的问天实验舱中的金属材料，75%以上的材料质量为铝合金。 2219铝合金除具有铝合金的通用优点外，还具备比其他材料更优异的低温性能，它的各项性能均随温度的下降而同步上升，但同时它还具有优异的高温性能，能够在-250至300℃范围内工作。这些特殊的物理性能使其成为一种经久不衰的制造火箭与航天器部件的重要材料，被广泛用于制造低温罐、机身或航天飞行器外壳等飞行器结构，我国长征五号所使用的贮箱材料就是2219铝合金。此外，3D打印技术参考还查询到，2021年，航天科技集团一院211厂研制的国内首个2219铝合金3.35米直径共底贮箱成功下架。因此，该型铝合金是火箭液氢与液氧贮罐的重要制造材料。 2219铝合金电弧增材制造 鉴于航空航天工业的快速发展，对铝合金的制造提出了新的要求，如设计灵活性、复杂的几何形状、大型部件、高效率和低成本等。制造铝合金部件的传统工艺不能满足这些新需求，增材制造作为一种有前途的制造技术，由于其在自由形式设计、降低材料成本和高效率制造等方面的优势，在世界范围内受到了广泛关注。  电弧增材制造（WAAM）由于高沉积效率、高材料利用率和低设备成本的优点，在工业和学术界引起了极大的兴趣。目前，WAAM已成功用于制造Ti6Al4V、钢、In718等材料。特别的，WAAM工艺可以处理对激光高度反射的金属，如铝合金和铜合金。此外，电弧增材制造工艺能满足大尺寸铝合金部件的生产需求。如今，航空航天工业对应用WAAM技术制造高强度铝合金结构的要求越来越高。 使用电弧增材制造零件（来自voestalpine） 到目前为止，许多不同系列铝合金的电弧增材制造试验已经成功进行，例如Al-Cu（2xxx系列）、Al-Mg（5xxx系列）、Al-Si（4xxx系列）和Al-Zn（7xxx系列）。然而，由于湍流熔池和焊接缺陷，使用WAAM制造Al-Mg-Si(6xxx)和Al-Zn(7xxx)合金一直具有挑战性。对于实际工业应用，WAAM沉积的Al-Mg(5xxx)合金的强度相对较低，尽管采用了许多创新方法来改善WAAM获得的Al-Mg(5xxx)合金的性能，但这些合金由于强度低而难以满足航空航天工业的需求。 WAAM流程示意图以及测试样品的位置和尺寸（来自林鑫教授团队相关论文） 电弧增材制造的铝合金零件（来自10.1016/j.jmrt.2021.04.076） 林鑫教授团队当时的论文指出，关于WAAM加工铝合金的强化规律和显微组织演变的研究很少发表。为提高合金性能，应充分了解强化相的析出规律和组织演化特征。此外，宏观形貌、晶粒结构、显微组织不均匀性和孔隙率也是WAAM工艺凝固过程阶段需要优化的重要因素。其团队研究了电弧增材制造2219铝合金微观结构的形成和演变机制，这对实现更高和各向同性的机械性能至关重要。 2219铝合金是一种重要的时效硬化铝铜合金，但在此前，只有少数关于WAAM制造Al-Cu合金的研究。林鑫教授团队研究的2219铝合金主要成分包括Cu、Mn、Ti、Zr，向Al中加Cu的主要目的是提高强度，由于2219铝合金是一种典型的析出强化材料，低温强度的增加是靠热处理；而高温强度的增加则是通过Cu与Mn、Ti、Zr等形成的化合物，这些化合物都有细化晶粒、组织和改善合金性能的作用。 END 除采用电弧增材制造高强韧铝合金外，林鑫教授团队还对粉末床激光熔融制造高强韧铝合金发表过重要论文。通过Zr/Sc/Hf改性Al-Mn-Mg合金的试样经时效热处理后，合金的屈服强度提高到了487±2 MPa, 抗拉强度提高到了542±3 MPa，断后伸长为7.4±0.7%，综合力学性能优于大多数L-PBF加工的Al-Si(Mg)合金、2xxx、7xxx及Al-Mg-Sc-Zr系列铝合金和一些锻造2024铝合金，并可与高强度锻造7075铝合金相媲美。 低成本、高效率及自动化高强铝合金工艺技术的发展得到航空航天的重视，大型铝合金3D打印技术已经成为目前航空航天关注的重点。3D打印技术作为我国的一个前瞻战略性技术，对工程应用领域的发展有至关重要的作用。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.西工大顶刊：增材制造高强韧铝合金！异质微观组织+多种强化机制！ 2.深度解读！航空航天高强铝合金材料应用现状及发展趋势 3.波音扩大电弧增材制造工艺测试，将3D打印大型铝合金构件 4.材料盘点：10款具有特殊性能的3D打印铝合金，6款来自国内

2022年7月，施乐液态金属3D打印机被安装在美军黄蜂级两栖攻击舰第2号舰上——这是美国海军舰艇上部署的第一台金属增材制造装备。它的部署，是美国海军使用增材制造提高舰队战备状态战略的最新一步。近日，3D打印技术参考在美国海军官方网站注意到，来自Meltio3D的定向能量沉积增材制造装备，被永久安装在美海军黄蜂级舰艇中的第五艘USS Bataan多用途两栖攻击舰上。该舰于1997年服役，并非于50年代退役的航空母舰。同时，这也是美国第二次在海军舰艇上安装3D打印机。 安装Meltio3D打印机的USS Bataanlhd 5两栖攻击舰 Meltio3D是一家专门将增材制造和3D扫描应用于航空航天、建筑、汽车、医疗、教育、电子和机械加工等工业领域的公司，由来自美国和西班牙的公司于2019年共同参与成立。其目标是通过先进的3D打印和扫描技术提供可扩展的解决方案来提高生产力。 该公司独创了一种3E金属沉积技术，这是金属沉积技术的升级版本，能够自动同时使用金属丝、金属粉末或同时使用这两种金属而无需更换喷嘴，可成型钛、钢、铜、铝、铬镍铁合金等多种常用材料。 美国军方希望利用增材制造技术进一步努力提高已部署船舶及其船员的自给自足能力，并缩短供应链交货时间。在USS Bataan战舰安装的混合加工增材制造系统由海军水面部队大西洋司令部和海军海上系统司令部 (NAVSEA) 技术办公室联合安装，该系统在Haas TM-1系统上集成了Meltio3D的激光金属丝沉积头。Haas TM-1平台已被证明可以在多艘航空母舰的水上环境中可靠运行。将Meltio3D沉积头与Haas TM-1集成可在同一系统内提供增材和减材制造能力，与传统加工相比，可提高效率并减少浪费。 所安装的混合加工增材制造系统主要用于打印316L不锈钢，这是美国海军舰艇系统中的一种常用材料，该系统的使用代表了新技术在为海军提供工业级制造能力方面的进步，能够打印以前无法轻松获得的单个部件，从而降低采购成本。 所安装的混合加工增材制造系统 3D打印能够最大限度的提高运营可用性并减少对传统和海军特定供应链的需求。此外，NAVSEA工程师还在USS Bataan战舰上安装了能够生产聚合物组件的3D打印机，其能够打印300多个NAVSEA专门开发的3D打印零件数据。 NAVSEA总工程师少将表示，这些打印机有能力帮助海军克服船舶和系统的老旧问题，有助于提高系统和船舶的操作可用性。NAVSEA的专家和行业合作伙伴正在努力测试、评估和部署最先进的增材制造技术，以提高战备状态并提高制造能力。在不久前，美军黄蜂级两栖攻击舰第2号舰上还部署了施乐的液态金属3D打印机，用来生产铝合金零件。 海军陆战队战斗工程师展示施乐3D打印机制造的金属部件 NAVSEA是美国海军六个系统司令部中最大的一个，负责为建造、购买和维护舰艇、潜艇和相关系统。NAVSEA的技术办公室在增材制造设备评估方面领导多个研发领域，通过内部使用和研发、陆地实验室以及海上实验数据，共同评估设备的制造的可靠性，增强该技术的可用性。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.钨金属的不同3D打印工艺，优势互补、潜力无限 2.设计指南：基于激光烧结3D打印技术的应用和设计技巧 3.整体化、轻量化与批量化 | 铂力特展示航空航天金属3D打印潜力与趋势 4.我国石油企业使用一迈智能CF-PEEK 3D打印解决制造难题

新型航空航天飞行器正在不断向性能高、寿命长、成本低、可靠性好等方向发展，作为航空航天领域的新型制造技术，增材制造已经证明了它的安全性和可靠性，它的典型例证是GE航空3D打印了超10万个喷嘴头以及Norsk Titanium为波音提供经过FAA认证的客机零件。这些应用既包括复杂结构也涉及大尺寸零件，代表了航空航天零部件向结构复杂化和整体化发展的迫切需求。 金属增材制造技术在航空航天领域的应用优势涵盖了设计、成本、加工周期、材料利用等方面。可以说，金属增材制造技术是现代航空航天零件快速低成本研制和集成结构实现快速组合制造的重要手段。 01批量制造航空航天领域金属3D打印的新趋势 尤其以GE航空3D打印喷嘴的成功案例表明，金属3D打印在航空航天领域实现批量化制造是可行的。 近日由航天六院发布的，3D打印关键零组件在长期试验中进行了数十次可靠性考核，也足以说明该技术在航空航天领域应用的可接受度。 以粉末床激光熔融（L-PBF/SLM）为代表的金属3D打印技术，已经从制造单一航空航天验证组件，过渡到制造终端产品以及批量化制造阶段。铂力特整合多年金属3D打印经验，不断进行技术创新，提升工艺，为航空航天零部件的批量化生产提供了完备的解决方案，经验证的航空航天零件质量精度一致性好，满足批量生产的要求。 铂力特智能制造厂房 本届中国航展，铂力特将展示“满舱批产”的零部件之一——某无人机零部件变形设计展示安装支架。该部件具有拓扑优化结构，整个零件自成形而未添加辅助支撑。满版安装支架尺寸为250×400×400mm，重量4.12kg。BLT-S400三光设备打印满版安装支架一次可成形40件，而时间仅需83h。零件在水平方向摆满基板，在竖直方向叠加四层，充分利用了设备的成形空间。3D打印的安装支架零件质量、性能一致性高，尺寸精度良好，展现了BLT-S400对航空航天零部件的批量生产“降本增效”的能力。 左图为安装支架，右图为支撑框架 另一个所展示的批量生产零件——支撑框架，为钛合金材料打印，主体结构为筋条状，长径比大，多处结构成形角度较小，添加树状支撑，部分区域添加格栅状支撑，保证结构稳定性。满版支撑框架尺寸为250×400×400mm，重量5.92kg。使用BLT-S400三光设备满版一次可成形12件，而仅需40小时。 BLT-S系列设备配备了铺粉质量监控和三维重建等智能模块 稳定、一致的零件更需要生产过程的质量监控保驾护航。BLT-S系列设备配备了铺粉质量监控和三维重建等智能模块，铺粉质量监控可以实时监测铺粉过程，智能识别多种铺粉异常并根据数据库进行修复，保证了成形零件的高质量品质。三维重建可以快速识别成形缺陷，实时显示已成形部分，便于后期质量回溯。铂力特还为各型号设备配备了相应的“辅机全家桶”，可以实现自动送粉和设备不间断加粉而无需人员干预，助力设备高效的粉末循环，为批量化生产提速。 持续降本是批量生产带来的重要价值。金属3D打印的极小批量制造成本难以与传统制造技术匹敌，但批量生产将极大有效利用装备的生产空间，从而在固有成本无法改变的情况下，有效摊低零件的平均成本。同时需要指出的是，金属3D打印的批量化生产，仅针对的是那些传统制造无法加工的结构，或者是在一定数量内采用3D打印具有显著效益的情况。总之，从目前航空航天领域的应用情况来看，该领域的金属3D打印有批量化的应用趋势。 02轻量化和整体化推动金属3D打印往大尺寸制造方向发展 金属3D打印正在朝着轻量化、整体化制造的趋势迈进，最典型的证据是，以需求驱动的大尺寸金属3D打印装备的不断面世。本次中国航展，铂力特展出了多件SLM技术制造、超一米的整体结构一体化制造的大尺寸零件，体现了“大、优、特、精”等技术能力整合在一款零部件上的魅力。 尤其以该公司制造的发动机集成件为例，该部件集中体现了金属3D打印技术几乎所有的结构制造优势，如薄壁壳体、异形曲面、晶格点阵、复杂流道等。该产品的尺寸达到820×820×400mm，充分体现了增材制造产品的创新性设计理念及铂力特设备稳定制造大尺寸、复杂多特征部件的加工能力。制造这种尺寸级别的零件，要求设备在成形过程中需要具有高度的可靠性及稳定性，同时在成形过程中对工艺参数具有更严苛的要求。   3D打印具有一体化/整体化制造的显著能力，能够将多种特征结构在一次打印过程中制造出来。零件的整合带来的效益同样显著，如制造环节极大减少、零件可靠性增强、零件整体减重、整体成本降低等等；同时也更利于寻找减轻重量的方法，以便可以携带更多的燃料和载荷。 复杂的结构、精妙细微的设计让空天零件对结构设计的要求越来越高。金属3D打印技术让零件突破外形轮廓和复杂程度约束，从航空航天制造领域设计的源头出发，在满足零件性能和服役条件的情况下，实现功能性优先的设计，使金属零件向轻量化和整体化方向发展，设计引领并推动增材制造技术不断突破和发展。 END 从当前规模化的应用案例以及发展规律看，金属3D打印已经成为航空航天领域研发和制造不可或缺的重要组成技术，尤其体现在对它的接受度方面，从质疑、尝试到大胆应用，是这些年来该领域对3D打印技术的重要变化。 航空航天零部件的制造能力、水平是国家工业技术实力的重要体现。航空航天制造业作为发展潜力巨大和技术门槛较高的高端装备制造业，具有强劲的产业带动能力。实际上，也是这些行业的高要求，促进了金属3D打印技术从材料、装备到工艺甚至后处理等各方面的发展。未来，它的应用将会更加广泛。 注：本文内容由3D打印技术参考、铂力特共同创作。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.结构优化+轻质材料 | 铂力特3D打印钛合金卡钳助力小鹏飞行汽车减重 2.尺寸达1.3米，铂力特BLT-S1000 3D打印铝合金蒙皮点阵结构 3.瞄准大·生产时代 | 铂力特发布六激光BLT-A450，为制造业赋能 4.实现工业零件的批量化制造，铂力特发布全新设备BLT-A400

金属增材制造技术能够支撑、助推航空航天制造业快速发展，主要应用趋势体现在创新设计、复杂异形结构制造、快速研制和缺陷修复等4个方面，具有巨大的应用前景。新型航天航空飞行器不断向性能高、寿命长、成本低、可靠性好等方向发展，航空航天零部件向着结构复杂化和整体化发展也就成了迫切需求。金属增材制造技术在航空航天领域的应用优势涵盖了设计、成本、加工周期、材料利用等方面。可以说，金属增材制造技术是现代航空航天零件快速低成本研制和集成结构实现快速组合制造的重要手段。图为铂力特发动机集成件航空航天大尺寸构件的高品质要求和紧迫的制作交付节点往往需要兼得。整合十余年的技术研发、配合研制、工程化应用经验，铂力特针对复杂结构、高品质、组合制造、特殊材料的大尺寸零件开发了多种工艺技术的制造解决方案。选择性激光熔化成形技术（SLM）成形精度较高，可实现复杂结构、特殊材料零件的精密加工制造。铂力特的SLM装备和相关工艺技术应势发展，不断向着大尺寸、高效率、智能化、品质可控、性能稳定的方向发展。 以即将在第十四届中国航展展出的零件整体阵面板为例。采用SLM技术制造的整体阵面板零件内部点阵完好，点阵丝径0.5mm，最小蒙皮厚度0.5mm，蒙皮及点阵尺寸精度达0.05mm，整体轮廓度±0.5mm，蒙皮点阵结构刚度好，在满足零件功能及性能需求的情况下，可以尽可能地减小零件重量。交付成品的性能符合指标要求，正在进行相关试验。 图为点阵晶格 复杂的结构、精妙细微的设计让空天零件对结构设计的要求越来越高。SLM技术让零件突破外形轮廓和复杂程度约束，从航天航空制造领域设计的源头出发，在满足零件性能和服役条件的情况下，实现功能性优先的设计，使金属零件向轻量化和整体化方向发展，设计引领并推动增材制造技术不断突破和发展。本次中国航展铂力特还将展出多件SLM技术制造、超一米的组合制造大尺寸零件，详实展示“大、优、特、精”等技术能力耦合在一款零部件上的魅力，敬请期待。 激光立体成形技术（LSF）可实现快速原型制造的直接制造。以往大尺寸构件主要采用锻造+机加工的组合方式制造零件，不仅生产、加工周期长，而且材料利用率极低。铂力特的LSF技术实现了大型框梁类承力结构零件近净成形，降低了零件生产周期和成本，缩短研制周期，保证了产品的质量，零件的全面性能经检测均满足设计要求。图为钛合金框铂力特曾在第十三届中国航展上展出采用LSF工艺打印的零件钛合金框，成形尺寸1200mm×800mm×150mm，仅用120小时打印完成。在本次航展上，铂力特将展出大尺寸送粉零件新品——钛合金长梁，零件由BLT-C3000历时200小时加工而成，尺寸为1200mm×350mm×350mm。金属3D打印技术对加速航空航天零部件的研制、迭代、创新性升级、高质量发展以及我国航空航天事业的发展具有重要的价值和意义。铂力特聚焦金属增材制造技术应用趋势，持续创新，坚持为航空航天领域提供更优的金属增材制造服务。未来铂力特也将持续引领大尺寸、高精度、结构复杂零件的发展趋势，为空天零件制造不断迭代制造方案，用金属增材制造技术助力更深更远处的征程。