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中国火箭发动机首次应用3D打印 地面试车成功

2015-04-23 10:52   浏览:1388 次
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3D打印已经在工业领域广泛应用,甚至已经成为一个国家前沿工业技术水平的标志。欧美发达国家已经将一些3D打印的发动机部件用于航空发动机的测试之中。据中国航天科工集团官方网站报道,日前,中国航天科工六院41所应用3D打印技术研制的某型号发动机点火装置成功通过发动机地面试车考核。标志着我国3D打印技术首次在固体火箭发动机试车上成功应用。

发动机点火装置壳体结构复杂,加工成本高,周期长,难度大,为了解决这些瓶颈问题,41所点火技术研究室将3D打印技术引入到点火装置壳体研制过程中,并联合国内3D打印设备厂商打印了首批点火装置壳体。为了确保3D打印的点火装置壳体性能能够满足设计要求,前期,41所设计人员对3D打印的主要工艺进行了调研,确定了工艺路线,加工了上百个3D打印试样,并进行了多次单项点火试验,考核点火装置壳体性能,为3D打印点火装置壳体成功在发动机试车中的成功应做打下了基础,并确保了地面试车的一次成功。

后续,41所将在功能性优先设计、优化设计、设计引导制造等方面充分利用3D打印技术的优点,实现技术应用拓展,同时,进一步探索将3D打印技术应用到更多类型的点火装置壳体生产和发动机其他零部件产品的生产中,为发动机从设计源头减低成本提供参考和借鉴。

金属材料的3D打印技术主要是以金属粉末、颗粒或金属丝为原料,通过CAD模型预分层处理,采用激光束熔化材料、凝固,形成堆积生长的一种金属材料增材制造技术。与传统车床、CNC数控机床等金属加工技术相比,该技术具有无模具自由成型、加工速率快、小批量零件生产成本低、加工复杂异形结构能力强、多种材料任意复合制造等优势,近年来引起了国内外航空航天单位的广泛关注。将金属3D打印技术引入航天发动机零部件制造领域,可响应快速制造需求,对提升我国发动机设计与制造能力具有重要意义。

曾参与金属3D打印航天发动机复杂、关键、重要零部件试制的北京动力机械研究所工艺技术负责人表示,新一代航空、航天发动机在预研阶段具有设计方案多变、状态反复频次高等特点,这对于快速制造响应能力的要求十分苛刻。同时,为提高发动机各项性能指标,零部件结构也更加趋于复杂化,这都为发动机试制阶段工作增添了不小的困难。

此前,中国国产3D打印技术已经在航空领域实现了广泛应用,国产3D打印技术在国际上属于领先行列,拥有多款大小不一的金属3D打印机,在航空材料制造方面,可以实现从细微零部件到大型机体承重构件的整体打印。原材料来源使用高品质合金粉末,成分满足相关航标、国军标、ASTM、AMS等技术要求。目前,大型金属3D打印设备已经投入军事领域使用,在国产歼-15、FC-31、C-919等飞机上广泛应用。

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