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3D列印在航空航太中的應用案例

1. 3D列印靜子件、轉子件、葉輪

應用背景: 某型號渦噴發動機靜子件、轉子件試製; 某型號鋁合金葉輪試製 困難挑戰: 採用傳統工藝加工時,

靜子件轉子件7~8萬轉/分鐘爆裂; 葉輪結構複雜, 採用傳統工藝難加工 解決方案: 採用金屬3D列印設備進行列印 材 料: 鋁合金, 鎳基合金 應用結果: 10萬轉/分鐘時台架試驗無明顯變形, 正在改裝16萬轉/分鐘試驗平臺; 葉輪性能符合測試要求。 2. 3D列印晶片散熱器固定件

應用背景: 航空航太領域晶片散熱器 熱交換量很大, 導致散熱器變形嚴重, 影響散熱效果和晶片的使用壽命。 目前的解決方案是用熱膨脹係數極低的鎢將銅基散熱器固定。 困難挑戰: 傳統方法工藝流程複雜(原料→模具成型→燒結→機加後處理 ), 加工週期長, 多孔結構開模困難, 成本高, 後期機加工困難。 解決方案: 採用金屬3D列印設備進行列印 材 料: 鎢 應用結果: 孔道結構設計更加靈活,

加工週期大大縮短, 無需後期機加工 3. 3D列印無人機、定位導航外殼

應用背景: 國防科技大學 無人機、定位導航外殼 困難挑戰: 產品形狀複雜, 若採用傳統工藝製造, 成型困難、生產時間長、成本高 解決方案: 採用尼龍3D列印設備, 直接製造終端產品 應用結果: 產品一次成型, 輕量化, 縮短生產週期 4. 3D列印輔助研發設計:戰鬥機異形風管

應用背景: 美國Harvest, F18、F22戰鬥機異形風管 困難挑戰: 若採用傳統工藝加工, 形狀複雜、成型困難, 生產時間長, 成本高 解決方案: 採用尼龍3D列印設備 應用結果: 產品一次成型, 更加輕量化 5.3D列印輔助研發設計:導彈部件、魚雷等

應用背景: 圖(1), 某型號導彈部件, 採用SLM技術3D列印, 用於工藝、結構驗證 圖(2), 某型號魚雷模型, 採用SLS技術3D列印, 用於前期設計驗證 圖(3)、圖(4), 某型號固體火箭發動機點火裝置, 採用SLS技術3D列印殼體結構, 用於前期設計驗證 困難挑戰: 傳統方法難加工複雜結構;加工週期長 解決方案: 圖(1), 青銅材料, SLM列印 圖(2)、圖(3)、圖(4), SLS列印 應用結果: 實現複雜結構製造,

加快航空航太、軍工產品開發速度 6. 3D列印離子推進器篩網

應用背景: 某型號火箭離子推進器 離子推進器, 又稱離子發動機, 採用鈦合金、鉬合金製成。 每個離子推進器有兩個篩網, 其主要作用是加速帶電粒子 困難挑戰: 離子推進器的網孔通過光催化腐蝕法加工,

存在的主要問題是工藝流程複雜, 污染大 解決方案: 採用金屬3D列印設備, Ti64鈦合金; 結構設計可控性強、工藝簡單、材料利用率高、環境友好 應用結果: 採用3D列印技術, 將加工時間從傳統腐蝕法的20h縮短至2h 7. 3D打印發動機噴嘴

應用背景: NASA以降低未來發動機的製造複雜性、節約時間、減少製造組裝成本的目的, 不斷測試越來越複雜的噴嘴、火箭噴管及其他零件。 困難挑戰: 傳統方法難加工複雜結構;,須組裝零件繁多。 解決方案: 3D列印整體成型。 應用結果:兩個噴嘴分別進行了5秒鐘點火試飛,產生了2萬磅的推力。設計的氫氧旋混幾何流型使燃燒產生的推力達到每英寸1400磅,溫度達到6000華氏度。 傳統方法要製造163個單獨零件然後再組裝起來,但3D列印只需兩個零件,不僅節約了時間金錢,而且造出的部件能提高火箭發動機性能,減少失敗可能性。 8. 3D列印熱交換器

應用背景:用於換熱器設計研究 製造特點:重複的子單元可以形成幾乎任何形狀,冷卻管內湍流冷卻液可實現高效換熱。 材質:鋁 優勢:緊湊可擴展設計可實現最大的熱傳遞

航空巨頭波音的一個新系統最近獲得專利批准,該系統可實現按需3D列印飛機零件。波音及其客戶可以使用該系統來訂購飛機零件的替換件,由於3D列印技術的使

用,替換零件的製造將更快、成本更低。新系統會在一個虛擬庫中儲存零件設計,客戶可以據此列印。

3D技術為這個問題提供了一個有效的解決方案。波音的新系統將包括一個大型3D零件設計虛擬庫、一個技術資訊資料庫和一個零件管理系統,管理系統負責記錄客戶提起的零件設計和列印方法申請。任何有權訪問這個系統和規定3D印表機的客戶都可以製造出所需要的波音飛機零件。這種替換零件的按需製造是3D列印技術在航空

業的一大進步,意味著公司將不再需要儲存額外零件,飛機維修過程也將被大大縮短。

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不斷測試越來越複雜的噴嘴、火箭噴管及其他零件。 困難挑戰: 傳統方法難加工複雜結構;,須組裝零件繁多。 解決方案: 3D列印整體成型。 應用結果:兩個噴嘴分別進行了5秒鐘點火試飛,產生了2萬磅的推力。設計的氫氧旋混幾何流型使燃燒產生的推力達到每英寸1400磅,溫度達到6000華氏度。 傳統方法要製造163個單獨零件然後再組裝起來,但3D列印只需兩個零件,不僅節約了時間金錢,而且造出的部件能提高火箭發動機性能,減少失敗可能性。 8. 3D列印熱交換器

應用背景:用於換熱器設計研究 製造特點:重複的子單元可以形成幾乎任何形狀,冷卻管內湍流冷卻液可實現高效換熱。 材質:鋁 優勢:緊湊可擴展設計可實現最大的熱傳遞

航空巨頭波音的一個新系統最近獲得專利批准,該系統可實現按需3D列印飛機零件。波音及其客戶可以使用該系統來訂購飛機零件的替換件,由於3D列印技術的使

用,替換零件的製造將更快、成本更低。新系統會在一個虛擬庫中儲存零件設計,客戶可以據此列印。

3D技術為這個問題提供了一個有效的解決方案。波音的新系統將包括一個大型3D零件設計虛擬庫、一個技術資訊資料庫和一個零件管理系統,管理系統負責記錄客戶提起的零件設計和列印方法申請。任何有權訪問這個系統和規定3D印表機的客戶都可以製造出所需要的波音飛機零件。這種替換零件的按需製造是3D列印技術在航空

業的一大進步,意味著公司將不再需要儲存額外零件,飛機維修過程也將被大大縮短。

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