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[生产制造] 航空领域金属增材制造的一点探讨2

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发表于 2019-2-9 08:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 谐奇趣 于 2019-2-13 17:52 编辑

细粉层熔凝光影,精工微锻铸天梁
——航空领域金属增材制造的一点探讨2(中国技术篇)

上文书介绍了金属增材制造的四种主流工艺。那么,中国的金属增材制造水平,能达到什么水平。真的像有些网友说的,是世界领先吗?

关于这个问题的争论,网上的大多数意见是“YES”。也不奇怪,近几年官媒的宣传,让我们的目光更多的聚焦在“中国首创用3D打印造飞机钛合金大型主承力构件”,和“王华明院士率领的金属3D打印团队继2013年打印出当时世界最大,投影面积达5平方米钛合金主承力部件”这一类新闻上,因此容易得出颇为乐观的结论。

还是按照前述第一篇《技术篇》的四个技术分支,各自讨论下:

中国LSF激光立体成形技术:
毫无疑问,在这个技术领域,特别是在航空工业钛合金大型构件的增材制造领域,中国是处于领先地位的。

首先,咱们下手下得早。早在1980年代末,我兔就已经启动了激光增材制造技术的研究, 1988年,美国人Scott Crump发明了FDM(熔融沉积成型)法成为3D打印的雏形之一(请记住这个人的名字,后文还有他的事迹)。同年,清华大学成立了激光快速成形中心。所以 ,在LSF领域,中国人的和美国人是在一条起跑线上的。

1995年,西工大在国内就首先提出了LSF的技术构思,成为中国LSF技术的良好发端。此间,华中科技大学、西安交通大学、西北工业大学、北京航空航天大学等高校,陆续开展了激光增材制造技术的研究和产业化工作。

再有,这其中,北航王华明团队,无疑是中国LSF技术的佼佼者。2009年,北航组织实施的某型飞机钛合金支撑框LSF成形件,其投影面积达到了5.02平方米。

投影面积5.02平米,这样的LSF成形尺寸,是当时世界最大的。同时,中国也是唯一将增材制造件应用于飞机主承力结构的国家,并解决了“J15、Y20、J11B、J31、C919等7种飞机研制过程中的制造瓶颈难题”。就凭这些,中国的LSF技术确实是世界领先的。

请注意官泄:到2017年为止天,北航的LSF成形件的投影面积已经从10年前的5平米,扩大到超过16平米——这在今天仍然是世界领先的。

中国SLM激光选区熔化成形技术:
我兔在SLM领域起步的比较晚,虽然陆续有些研究成果,比如西安交通大学制造出高表面质量和几何尺寸精度的复杂空心叶片样件,沈阳航空航天大学激光快速成形实验室开发出最大成形尺寸为 200 mm×200 mm×100 mm,精度达 0.1 mm 的SLM加工系统,但是在2010年之前的工程化应用上,进展远不如LSF那么激流勇进。主要原因之一,是SLM成形设备的自主化程度低,基本上是引进国外特别是欧洲的产品,比如执SLM技术之牛耳的德国EOS公司,还有德国ReaLizer公司和德国Concept Laser公司(后者2016年被GE收购)。因此设备价格非常昂贵,500万人民币一台都算便宜的,工程化成本高居不下。

话说在国内,SLM技术的技术研发先行者,主要华南理工大学和华中科技大学。由于华南理工大学更多的专注于SLM技术的医学植入体应用,与我们今天讨论的领域无关,就不赘述了。而武汉华中科技大学,则是SLM技术在中国航空航天技术领域应用研发的头把交椅。前几年其开发拥有自主知识产权的SLM设备,复杂结构件的成形出尺寸可达615 mm×216 mm×236 mm。注意,仍然只是样件,而非工程化应用。

前文谈过,SLM技术的主要局限就在于成形尺寸比较小。在本世纪初,即便是德国EOS 公司的EOSM400设备,其最大成形尺寸也不过400mm×400 mm×400 mm。德国Concept Laser达到了630mmx 400mmx500mm。而到2010年代早期,全世界唯一能够提供SLM工程化成套设备的只有EOS公司。

好消息是:国内SLM大幅度落后的局面,最近几年大有改观。

2016年4月,武汉华中科技大学武汉光电国家实验室完成的“大型金属零件高效激光选区熔化(SLM)增材制造关键技术与装备”顺利通过了湖北省科技厅成果鉴定…曾晓雁教授领导的激光先进制造研究团队,在国家863和自然科学基金项目等资助下,经过十年的长期努力,研制出高精度金属零件激光3D打印装备,成形尺寸为500mm×500mm×530mm的SLM增材制造装备。
点评:注意这个尺寸,比当年EOS和Concept Laser的已然不差了。

该设备由4台500W光纤激光器、4台振镜分区同时扫描成形,而此前该装备最多使用两台光纤激光器,成形效率低。首次在SLM装备中引入双向铺粉技术,其成形效率高出同类装备的20-40%。
点评:之所以这台设备效率高,尺寸大,就是因为双向铺粉提高了原料供给效率,同时实现4台光纤激光器共同成形,提高了成形速度。而4光束成形,要解决4振镜无缝拼接、4象限加工重合区制造质量控制等很多技术难题。而这些难题的突破,对未来更大尺寸的SLM成形工艺奠定了技术基础

系列化设备采用国产钛合金、不锈钢、高温合金、铝合金、镁合金粉末,实现了各种复杂精密零件的成形,其关键技术指标与国外水平相当。
点评:果真如此,那么华中科技大的SLM金属成形工艺,确实开始突破技术瓶颈了。

已经有45种零件在20余种航天型号研制中得到应用,先后为航天发动机、运载火箭、卫星及导弹等装备中6种型号20余种产品进行了样件研制,5种产品通过了热试车,其中4种产品已经定型。先后有多台SLM装备被航天科技集团三大总体研究院用于航天零件的研制与批产,解决了航空航天复杂精密金属零件在材料结构功能一体化及减重等“卡脖子”关键技术难题。
点评:最要紧的不是停留在纸面论文或试验样件中,而是工程化应用。产品定型和成套设备用于批产,是最让人踏实的进展

华中科技大成绩斐然,不过西工大的兄弟们表示不服。这不,西工大凝固技术国家重点实验室为依托的西安铂力特(Brightlite)激光成形技术有限公司,也实现了SLM工艺在航空航天领域的批量工程化应用。该公司针对航空航天极端复杂的精密构件加工制造问题,利用SLM技术解决了随形内流道、复杂薄壁、镂空减重、复杂内腔、多部件集成等复杂结构问题,每年可提供复杂精密结构件8000余件。其自主研发的SLM成形设备BLT-S600,最大成形尺寸达到了600 x 600 x 600mm。这个尺寸与上述华中科技大比一比,谁怕谁啊!
2-1.png

图1:西安铂力特公司SLM工艺成形的镍基高温合金发动机机匣

中国EBF电子束熔丝成形技术
EBF技术最初为美国NASA兰利研究中心开发,其合同商Sciaky是当前该技术工艺和设备和工艺研发方面的最领先公司。前文说过,EBF的技术关键设备之一,是功率远超激光束的电子束枪。而这家Sciaky公司用于EBF成形的工业电子束枪,功率可以达到42KW。有了这样的神器,Sciaky公司的EBF设备,每小时可打印7—15kg金属钛丝,零件最大成形尺寸5.8mX1.2mX1.2m。

国内方面,EBF的起步比SLM更晚。

EBF研发的主力军,中航工业北京航空制造工程研究所,是从2006年才开始EBF技术的研究工作。多年间开展了TC4、TC11、TC21等钛合金以及A-100 超高强度钢的EBF工艺研究,研制了大量钛合金零件和试验件,成形出尺寸为2100 mm×450 mm×300 mm的钛合金大型、主承力结构件,并于于2012年率先实现了在国内飞机上的装机应用。注意,这个尺寸是当年国内最大成形尺寸的EBF设备,目测比Sciaky有显著差距哦。

如果说,LSF/SLM等激光束增材制造的关键设备,我们还可以想办法从欧洲进口,那么EBF用到的的高能电子束设备,我们要想从美国进口,就困难多了。这不,美国Sciaky公司在2014年9月将上述高能电子束枪为核心的大尺寸成形EBF系统实现了商用化,可以到处卖了,但美国政府随即对中国实行了出口管理。咱们都理解,美国人对中国的所谓管理呢,就是约等于禁止出口的意思。

有趣的是,首先打破美方这个垄断性管理的,并不是国字头的国家重点实验室或中字头的国企和研究院所,而是一家民营公司。

你没看错,确实是一家民营公司。而且是2014年10月才注册的,正式员工不到50人的民营公司——西安智熔金属打印系统有限公司(以下称“智熔打印”)。虽然看上去很民营,其实呢……也不尽然。

这位喷了:兵器迷颠三倒四的毛病又烦了!

冤枉啊,谁让智熔打印确实就是两张皮呢——对外宣称是民营公司,可公司内部设有中科院西安光机所光子制造系统与应用研究中心增材制造技术实验室。这么看,与国内这两年很多类似的公司一样,也是国字头单位的马甲啊。

不扯体制了,回头再说技术。

就在这家公司注册成立2年半以后,智熔打印在2017年3月20日,发布了EBF电子束熔丝成形ZcompleX® 系列熔丝式电子束金属打印系统。号称具有完全自主知识产权核心技术,是国内唯一的电子束熔丝成形工程化设备制造商。如果说没有足够的积累,两年半就能形成这样的核心技术,诸君,呵呵,谁爱信谁信。

2-2.jpg
图2:西安智熔金属打印系统有限公司的EBF增材制造系统ZcompleX3

ZcompleX系列之所以号称具有完全自主知识产权核心技术,最主要的就是可以设计制造高能电子束增材制造核心器件——高品质电子枪。其成形尺寸不小于1500mm*2000mm*1500mm,适于大型零件制造。这个尺寸,比Sciaky虽然还差距不少,好歹成形件投影面积超过1平米了——这是实实在在的进步。

可说了半天,这个西安智熔的电子枪,功率多大呢?

60KV/15千瓦。前面说过,Sciaky的电子束枪是42千瓦——这是实实在在的差距。

另外,中国航空制造技术研究院,就是刚刚谈到的北京航空制造工程研究所,625所的2016年的升级版。其EBF技术这几年也有进展,成形件最大尺寸1.5m×0.8m×3m,最大投影面积也超过了1平米,打印速度居然达到15公斤/小时。看来组织机构升级了,技术也提高了,可喜可贺。

中国EBM电子束选区熔化成形技术
这方面的大牛,要数瑞典的Arcam公司。Arcam从2001年开始研究EBM成形系统,并在2003年推出了世界第一台EBM设备EBMS12。随后又相继推出EBMA2、EBMA2XX、EBMQ10/Q20设备,并同时向用户提供Ti6Al4V、Ti6Al4V ELI、TiGrade-2和ASTMF75 Co-Cr等4种标准配置的球形粉末材料,用于制造航空发动机多联叶片、整体叶盘、机匣、增压涡轮等结构。兵器迷手头的资料都强调,瑞典Arcam是世界上唯一可以提供商业化EBM设备的公司,能够成形的最大最大尺寸,也只有350 mm×380 mm。(资料求新)

此外,美国橡树岭国家实验室(ORNL)是最早开展EBM成型技术研究的机构之一,从2010年开始就与洛克希德·马丁公司开展合作,研究领域主要集中在钛合金以及镍合金等高附加价值材料上。这些材料难以加工,采用EBM成型可提高材料利用率,降低成本。项目选择的零件之一是F-35的空气泄漏检测支架(Bleed Air Leak Detect, BALD),为Ti-6Al-4V材料,靠近发动机的高温部分。如果采用传统的机械加工方法,材料利用率只有3%;而采用EBM技术,材料利用率接近100%。成本分析显示EBM技术生产的BALD零件的成本(包括热等静压与表面处理)相比传统方法降低了50% 。而且,BALD被定义为轻载荷的三级结构,因此装机应用的认证过程相对容易。

还有就是GE。GE-Avio公司在EBM成型技术方面也处于国际领先地位。EBM成型的钛合金除油器(Deoiler)部件已经通过飞行测试,这种蜂窝结构是传统制造方法难以实现的。此外,该公司首次将EBM技术应用到钛基金属间化合物零件的制造上,以代替原有的铸造成型技术。目前,TiAl发动机低压涡轮叶片已经进入工厂测试阶段。

回头聊国内。

清华大学机械系先进成形制造实验室从2004年至今,对粉末铺设系统、电子束扫描控制系统等在内的EBM成型系统展开深入研究,在国内率先取得EBM设备专利。研制出国内第一台EBSM-150电子束快速成形系统,并与西北有色金属研究院联合开发了第二代EBSM-250电子束快速成形系统。基于与清华大学合作开发的成套装备,西北有色金属研究院对钛合金、TiAl 合金的EBM成形工艺及变形控制等方面进行了深入研究,申请了相关专利,并制造出了复杂的钛合金叶轮叶片。

此外,EBM也是中航工业制造所增材制造专业高能束流加工技术重点实验室的主要研究方向。2007年以来——比清华晚3年起步——在航空支撑及预研基金等项目支持下,中航工业制造所开发了电子束扫描技术、精密铺粉技术、成型控制技术等装备核心技术。中航工业制造所针对航空应用开展了钛合金、TiAl金属间化合物的大量研究,重点研究了成型工艺控制、材料显微组织及力学性能的关系,使Ti-6Al-4V合金的性能达到国际先进水平,并成型了多个飞机和发动机结构工艺试验件如下:
2-3.jpg
图3:中航工业EBM工艺发动机叶轮

2-4.jpg
图4:中航工业EBM工艺发动机尾椎


注意:兵器迷手里的资料表明,清华的EBSM-150/250,都是实验设备。中航工业的EBM成形件,也都是工艺试验件。因此,EBM在我国航空工业的工程化应用,尚需时日。

从目前搜集的资料这么看下来:中国的LSF力拔头筹,SLM紧追慢赶,EBF刚刚起步,EBM应用空白,大致就是四种主要的金属增材制造技术,在我国航空工业领域的应用现状。如果大家有不同的观点,欢迎分享。

有了上述这些技术知识垫底,我们下面就可以讨论一下网友争论的一些重要问题了,比如:
金属增材可以制造异种材料吗,金属增材工艺与锻造比较哪个更好呢?

欲知后事如何,且听下回分解。
        注:本文采用的资料全部来源与互联网公开报道或公开发行的印刷资料,如:
《一种300M超高强度钢飞机起落架的制造方法》
《A100钢激光成形零件在飞机起落架制造领域的工艺研究》
《2017中国增材制造产业发展报告》
《金属增材制造技术在航空发动机领域的应用》
《钛合金增材制造技术研究现状及展望》
《大型钛合金结构激光快速成形技术研究进展》
《激光立体成形高性能金属零件研究进展》
《增材制造技术之电子束选区熔化》等数十篇论文以及,
兵器知识
兵工科技
中国航空报社
西安铂力特官网
恒辉3D打印博客
激光网
超大网友laser11的文章
讲武堂公众号
两机动力控制公众号
2013年北京科博会和2015年国防科技工业军民融合发展成果展相关报道
本文引用的所有图片权利归原作者所有

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最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2019-2-9 09:01 | 显示全部楼层
专业, 学习中....
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发表于 2019-2-9 09:20 | 显示全部楼层
金属增材可以制造异种材料啊。不但可以制造异种材料,还能不同加工工艺制造一个零件的一部分结构,比如铸造+增材,锻造+增材。还可以用于修复其它工艺制造的零件。
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发表于 2019-2-9 09:29 | 显示全部楼层
楼主真够专业的啊
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2019-2-9 14:53 | 显示全部楼层
不是说增材的材料性能不如锻造的嘛,怎么解决这个问题的?
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发表于 2019-2-9 16:33 超大游击队员 | 显示全部楼层
打印的材料看起来好像颗粒感都挺强的。需不需要后期再打磨?
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发表于 2019-2-9 19:44 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

llaobai 发表于 2019-2-9 16:33
打印的材料看起来好像颗粒感都挺强的。需不需要后期再打磨?

相当于精密铸造的表面精度和处理。。。如果有高标准的表面精度要求(比如气缸和涡轮叶片表面),需要后期机加工

直接打印的元件不能满足所有部件的需求,运动部件尤其难用打印技术直接实现
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2019-2-9 20:28 超大游击队员 | 显示全部楼层
l55 发表于 2019-2-9 19:44
相当于精密铸造的表面精度和处理。。。如果有高标准的表面精度要求(比如气缸和涡轮叶片表面),需要后期 ...

哦,学习了。。
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发表于 2019-2-9 22:03 超大游击队员 | 显示全部楼层
这种东西,赶脚就是代替外壳铸件和一部分不重要的框架类零件,长期高受力运动部件一般不敢使用的。
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发表于 2019-2-9 22:09 | 显示全部楼层
兵器迷真是有心了,和温哥华的鱼一样都是目前中文论坛不可多得的优秀作者
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发表于 2019-2-10 00:22 | 显示全部楼层
感谢楼主,请继续!
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 楼主| 发表于 2019-2-10 08:02 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

hill124 发表于 2019-2-9 09:20
金属增材可以制造异种材料啊。不但可以制造异种材料,还能不同加工工艺制造一个零件的一部分结构,比如铸造 ...

您说的对,下篇将有专述,欢迎讨论
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
 楼主| 发表于 2019-2-10 08:02 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

mygodson 发表于 2019-2-9 14:53
不是说增材的材料性能不如锻造的嘛,怎么解决这个问题的?

后续将有详述,欢迎讨论
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
 楼主| 发表于 2019-2-10 08:04 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

llaobai 发表于 2019-2-9 16:33
打印的材料看起来好像颗粒感都挺强的。需不需要后期再打磨?

I55的回复是非常到位的。目前SLM工艺比较精致,的部分部件可以不进行后续表面加工。其他工艺一般是需要后续加工的。但是加工量比锻造和铸造小很多。
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
 楼主| 发表于 2019-2-10 08:04 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

sxz731 发表于 2019-2-9 22:03
这种东西,赶脚就是代替外壳铸件和一部分不重要的框架类零件,长期高受力运动部件一般不敢使用的。

后文有详述,欢饮继续讨论
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发表于 2019-2-10 08:25 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

hill124 发表于 2019-2-9 09:20
金属增材可以制造异种材料啊。不但可以制造异种材料,还能不同加工工艺制造一个零件的一部分结构,比如铸造 ...

你想多了
理论上可行,但是工程实践上难度很大。
材料特性的限制很大,光一个C含量就限制了大部分的应用
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2019-2-10 08:28 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

mygodson 发表于 2019-2-9 14:53
不是说增材的材料性能不如锻造的嘛,怎么解决这个问题的?

基本没有解决。现在的思路是激光冲击来表面强化
每种工艺的适用范围不同,激光增材适用于薄壁异性零件,这种零件只能铸造没法锻造
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2019-2-10 08:34 超大游击队员 | 显示全部楼层
硬核留名!
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 楼主| 发表于 2019-2-10 13:05 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

leiyunze 发表于 2019-2-9 22:09
兵器迷真是有心了,和温哥华的鱼一样都是目前中文论坛不可多得的优秀作者

讨教,温哥华的鱼是谁啊?
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发表于 2019-2-10 13:18 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

mygodson 发表于 2019-2-9 14:53
不是说增材的材料性能不如锻造的嘛,怎么解决这个问题的?

多数情况,金属材料增材制造的胚件致密度与压铸类似。
只有激光近净成形/LENS这种全熔池型工艺,才能制成高致密度的胚件,再经过系列热处理、压力处理,尤其是热等静压技术处理,成品的机械强度非常接近锻造胚,但是疲劳寿命有n倍提升,使用寿命明显提高。
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发表于 2019-2-10 13:42 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

sxz731 发表于 2019-2-9 22:03
这种东西,赶脚就是代替外壳铸件和一部分不重要的框架类零件,长期高受力运动部件一般不敢使用的。

你完全说错了
建议你去看看王华明老师的公开报道,会发现增材制造在核心承载构件上,往往起到画龙点睛的作用
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发表于 2019-2-10 13:44 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

leonardo 发表于 2019-2-10 08:25
你想多了
理论上可行,但是工程实践上难度很大。
材料特性的限制很大,光一个C含量就限制了大部分的应 ...

同件异份其实很容易做到的
国内增材制造的主战场并不是钢材,而是加工非常吃劲的钛合金、高温合金等特种材料。
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发表于 2019-2-10 13:47 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

leonardo 发表于 2019-2-10 08:28
基本没有解决。现在的思路是激光冲击来表面强化
每种工艺的适用范围不同,激光增材适用于薄壁异性零件, ...

建议你了解下热等静压,这才是增材制造的标准后效工艺。
激光金属增材由于原理限制,事实上制造薄壁件并不是最优工艺,当前最合适的是制造厚度适中、内腔曲线复杂的零件,成品机械性能远优于各类铸造。
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发表于 2019-2-10 14:39 | 显示全部楼层
将来技术成熟后,应该能在高层建筑打印钢柱、钢梁,引发真正钢结构住宅革命
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发表于 2019-2-10 14:42 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

本帖最后由 hill124 于 2019-2-10 14:46 编辑
leonardo 发表于 2019-2-10 08:25
你想多了
理论上可行,但是工程实践上难度很大。
材料特性的限制很大,光一个C含量就限制了大部分的应 ...


国内修补发动机部件的移动式增材加工设备已经在使用当中了,还“我想多了”!呵。
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发表于 2019-2-10 15:22 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

hill124 发表于 2019-2-10 14:42
国内修补发动机部件的移动式增材加工设备已经在使用当中了,还“我想多了”!呵。

来增材加工一下45号钢
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发表于 2019-2-10 15:30 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

艾疯X 发表于 2019-2-10 13:42
你完全说错了
建议你去看看王华明老师的公开报道,会发现增材制造在核心承载构件上,往往起到画龙点睛的 ...

飞机起落架,不敢用增材制造吧。
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发表于 2019-2-10 15:32 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

兵器迷的天空 发表于 2019-2-10 08:04
后文有详述,欢饮继续讨论

后面两个帖子偶看了,说的都比较公允,对于提高军迷的技术认识非常重要。
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发表于 2019-2-10 15:33 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

兵器迷的天空 发表于 2019-2-10 13:05
讨教,温哥华的鱼是谁啊?

用这个名字搜索公众号,他一般讲装备总体,您讲子系统、工艺
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发表于 2019-2-10 16:27 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

sxz731 发表于 2019-2-10 15:30
飞机起落架,不敢用增材制造吧。

王老师公开发言中,就有起落架关键承载件的相关内容。
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发表于 2019-2-10 16:29 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

leonardo 发表于 2019-2-10 15:22
来增材加工一下45号钢

普通材料加工非常简单,完全没必要应用特种工艺。
你对这个技术丛缺乏必要的视野
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 楼主| 发表于 2019-2-10 17:37 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

sxz731 发表于 2019-2-10 15:30
飞机起落架,不敢用增材制造吧。

增材制造自有其缺点,但是您举的例子不太合适起落架已经可以增材制造了,后文有详述
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 楼主| 发表于 2019-2-10 17:37 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

leiyunze 发表于 2019-2-10 15:33
用这个名字搜索公众号,他一般讲装备总体,您讲子系统、工艺

多谢指点!
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发表于 2019-2-10 17:38 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

leonardo 发表于 2019-2-10 15:22
来增材加工一下45号钢

钢的成份和结构比较复杂,增材制造目前的技术效果不好。
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 楼主| 发表于 2019-2-10 17:39 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

艾疯X 发表于 2019-2-10 13:47
建议你了解下热等静压,这才是增材制造的标准后效工艺。
激光金属增材由于原理限制,事实上制造薄壁件并 ...

“热等静压,这才是增材制造的标准后效工艺“——正解!
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发表于 2019-2-10 23:33 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

艾疯X 发表于 2019-2-10 16:29
普通材料加工非常简单,完全没必要应用特种工艺。
你对这个技术丛缺乏必要的视野

各种工艺都有自己的限制,不要把增材当成万能的
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发表于 2019-2-11 01:58 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

艾疯X 发表于 2019-2-10 16:27
王老师公开发言中,就有起落架关键承载件的相关内容。

没看到,后面帖子里面只有一个a100钢的试验件,也没有耐疲劳实验的情况说明。
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发表于 2019-2-11 02:09 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

兵器迷的天空 发表于 2019-2-10 17:37
增材制造自有其缺点,但是您举的例子不太合适起落架已经可以增材制造了,后文有详述

看了下后面的帖子,里面有描述。(反之,从国外的研究情况看,金属增材快速成形制件,即使经过后续热等静压(HIP)或者开模锻造(open die forging)加工,其疲劳寿命仍然明显低于锻件。特别是低周疲劳(应力水平较高而破坏循环次数较低)比较差。而航空器特别是战斗机在飞行和起降过程中,可能反复承受大载荷变形,低周疲劳指标就更加关键。)(但是,毕竟上述实装材料的牌号,集中于钛合金如Ti/TA15、TA15/TiAL、TC4/TA15/BT22等,以及少数几种高强度或耐热钢材,如GH4141/1CR12Ni2WMoVNb、Rene95/1Crl 8Ni9Ti等,应用的范围小,应用时间也非常有限——所有主承力件的工程化实装应用均未超过15年——因此相关的疲劳数据的积累非常有限,金属增材件的疲劳理论和数值积累远未成熟。)
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 楼主| 发表于 2019-2-11 08:19 | 显示全部楼层

RE: 航空领域金属增材制造的一点探讨2

sxz731 发表于 2019-2-11 02:09
看了下后面的帖子,里面有描述。(反之,从国外的研究情况看,金属增材快速成形制件,即使经过后续热等静 ...

抱歉,我没说清楚。请您关注第五和第六篇,其中有详述。欢迎讨论。
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发表于 2019-2-11 08:58 | 显示全部楼层
本帖最后由 l55 于 2019-2-11 09:16 编辑

增材技术对于飞机主结构的贡献主要是减重,省成本。。。通过减少零件数(合并多个隔框来总体制造大型部件)来大幅度减少联结件和连接件的加强结构。。。省成本主要是减少了大型锻件机加工的原料浪费

还有就是局部有内腔部件或复杂受力部件的结构拓扑优化。。。简单地说就是可以用最少材料来实现力学性能,所有的材料分布都是按照应力分布来优化的(有机形态的),而不是横平竖直那么抽象化的人工方式
这里给个结构拓扑设计后的形状,就可以明白它为何可以减重同时适合打印




A380机翼前缘肋的拓扑
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