兩年前，一架名為“SULSA”的無(wú)人駕駛飛機(jī)橫空出世震驚了世界。“SULSA”由英國(guó)南安普敦大學(xué)的兩位年輕工程師設(shè)計(jì)和制造，除了驅(qū)動(dòng)用的馬達(dá)，包括機(jī)翼、整體控制面和艙門(mén)在內(nèi)的所有部件都是在2天時(shí)間里“打印”組裝出來(lái)的。
也就是在短短兩年時(shí)間里，3D打印技術(shù)已運(yùn)用于軍事和航空航天領(lǐng)域，造價(jià)高昂的戰(zhàn)斗機(jī)、艦載機(jī)等也都能通過(guò)“打印出爐”了。目前我國(guó)已經(jīng)具備了使用激光成形超過(guò)12平方米復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，并在航空科研項(xiàng)目的設(shè)計(jì)試制中投入使用。
生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)的3倍
由于抓住了“投入產(chǎn)出比”的脈搏，3D打印技術(shù)被英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志預(yù)測(cè)為“將推動(dòng)新一輪工業(yè)革命的來(lái)臨”。這一具有數(shù)字化、智能化等特點(diǎn)的先進(jìn)“復(fù)制”制造技術(shù)在民用化的同時(shí)，也悄然成為國(guó)防和軍事工業(yè)的“新貴”。
在國(guó)防大學(xué)軍事后勤與軍事科技裝備教研部教授李大光看來(lái)，3D打印技術(shù)可以減輕后勤保障壓力。就目前來(lái)說(shuō)，使用相同數(shù)量的耗材制造零件，3D打印機(jī)的生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)方法的3倍。如果在戰(zhàn)場(chǎng)上有一臺(tái)3D打印機(jī)，就可以及時(shí)生產(chǎn)出戰(zhàn)場(chǎng)上消耗的武器裝備和補(bǔ)給物資，這將大大減輕后方生產(chǎn)和后勤保障的壓力。
隨著“制空權(quán)”對(duì)于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的意義越來(lái)越重大，各國(guó)在積極研發(fā)新一代戰(zhàn)機(jī)的同時(shí)，3D打印技術(shù)也逐漸被吸納運(yùn)用其中。
上世紀(jì)八九十年代，要研發(fā)新一代戰(zhàn)斗機(jī)至少要花10—20年的時(shí)間。美國(guó)F-15戰(zhàn)斗機(jī)從1966年計(jì)劃研發(fā)到首飛就耗時(shí)6年，F(xiàn)-22則花了16年；俄羅斯的蘇-27耗時(shí)10年，蘇-30也花了6年。
在傳統(tǒng)的戰(zhàn)斗機(jī)制造流程當(dāng)中，飛機(jī)的3D模型設(shè)計(jì)好后，需要進(jìn)行長(zhǎng)期的投入來(lái)制造水壓成型設(shè)備，而使用3D打印這種增材制造技術(shù)后，零件的成型速度、應(yīng)用速度得以大幅度提高。
李大光表示，3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件。如果借助3D打印技術(shù)及其他信息技術(shù)，最少只需3年時(shí)間就能研制出一款新戰(zhàn)斗機(jī)。
鈦合金3D打印用于新機(jī)
在3D打印技術(shù)中，飛機(jī)鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形技術(shù)是高端發(fā)展形勢(shì)。作為最早開(kāi)發(fā)鈦合金3D打印技術(shù)的國(guó)家，1985年，美國(guó)就在五角大樓的主導(dǎo)下秘密開(kāi)啟了鈦合金激光成形技術(shù)的研究，并在1992年公之于眾。隨后美國(guó)繼續(xù)研發(fā)這一技術(shù)，在2002年將激光成形的鈦合金零件裝上戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。
今年1月14日，美國(guó)著名的電子束、等離子弧及電阻焊接設(shè)備制造商Sciaky公司宣布，他們已經(jīng)成功掌握了使用電子束進(jìn)行鈦合金3D打印的制造技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)將被用于生產(chǎn)美國(guó)第五代隱形戰(zhàn)斗機(jī)F-35的多個(gè)零件。
李大光表示，傳統(tǒng)的武器裝備生產(chǎn)主要是做“減”法。原材料通過(guò)切割、磨削、腐蝕、熔融等工序，除去多余部分形成零部件，然后被拼裝、焊接成產(chǎn)品。這一過(guò)程中，將有90%的原材料被浪費(fèi)掉。3D打印技術(shù)除了能夠提升武器裝備的研發(fā)速度，還能大幅降低武器裝備的造價(jià)成本。
作為全世界最貴最精密的戰(zhàn)機(jī)，美國(guó)F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)機(jī)每架售價(jià)至少1.5億美元。相較于傳統(tǒng)制造方式，3D新技術(shù)制造的產(chǎn)品成本更低、壽命也更長(zhǎng)。如果3000多架戰(zhàn)機(jī)都使用這種技術(shù)制造部件，將可以節(jié)省數(shù)十億美元的成本。
雖然中國(guó)鈦合金激光成形技術(shù)起步晚，但現(xiàn)在卻具備了使用激光成形超過(guò)12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，成為繼美國(guó)之后、世界上第二個(gè)掌握該技術(shù)的國(guó)家。在今年5月舉行的第十六屆中國(guó)北京國(guó)際科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上，獲得“國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”的飛機(jī)鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形技術(shù)得以展示。
中航工業(yè)副總工程師、殲-15總設(shè)計(jì)師孫聰在今年全國(guó)兩會(huì)期間曾透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)（增材制造技術(shù)）已廣泛用于新機(jī)設(shè)計(jì)試制過(guò)程。廣泛使用了3D打印技術(shù)制造鈦合金主承力部分，包括整個(gè)前起落架。
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