上个月去上海参加国际航空制造展,蹲在某国有制造企业的展台看了半小时,脚都麻了,才反应过来——增材制造(3D打印)早就不是实验室里的玩物,也不是文创圈打印摆件的噱头了。
它已经切切实实跑进了工业制造的核心战场。
传统工艺做一个航空发动机的空心涡轮叶片,要先开几百万的模,再用五轴机床铣削大半年,最后算下来,一块两百万元的高温合金原材料,切完剩下的成品不到10%,九成都变成了不值钱的铁屑回炉。
太肉疼了对吧?
增材制造做同样的叶片,材料利用率能拉到90%以上,叶片内部复杂的点阵冷却结构,一次成型就能做出来,不用后续焊接拼装,寿命反而能提升20%以上。
现在国内商业航天领域,几乎所有新起的火箭公司,都在用增材制造做发动机燃烧室、喷嘴结构,原来开模要几个月的活儿,现在一周就能打完,试错成本直接降到原来的十分之一。
问:现在增材制造打印的航空零件能过适航认证吗?
答:别怀疑,国内早在2022年就有企业拿到了民航局颁发的第一个增材制造飞机结构件适航批准,现在已经有十多种打印零部件正式在民航飞机上装机使用,目前转动类的发动机部件认证也在推进中,不出三年,普通乘客坐的民航机里,就会有3D打印的核心部件在工作。
问:那为什么现在增材制造还没有大规模替代传统锻造工艺?
答:核心还是成本账算不过来。工业级金属增材制造设备一台就要三百万到上千万,高温合金粉末的价格比传统锻造坯料贵两倍还多,批量生产一百件相同的简单零件,总成本是传统工艺的三倍以上。只有小批量、高复杂度、定制化的零件,增材制造的性价比才能体现出来。
哪怕是国内做的最好的国有粉末厂,批量生产的15-53μm高温合金粉末,球形度比国外顶级厂商差2-3个百分点,氧含量还高十几个ppm。别小看这几个点、十几个ppm,打印出来的零件致密度差0.5%,疲劳强度直接掉15%,航空航天的核心转动零件根本不敢用。
打印一个几十公斤的大型零件,要十几个小时,几万层,中间哪一层粘粉、出了气孔,要是打完了才发现,几万块的材料、十几个小时的工时全废了。国外成熟设备自带的在线监测系统,能做到每一层都实时成像识别缺陷,自动调整参数,国内之前一直做不好,这两年才陆续有创业公司跑通产业化。
不过话说回来,国内现在从资本到产业端都在往这里砸钱,进展比所有人预想的都快。去年我去无锡调研一家做监测的创业公司,他们做的100%国产在线监测系统,缺陷识别率能到99.2%,整套价格只有国外进口的三分之一,已经给七八家航天院所批量供货了。挺惊喜的。
✅ 商业航天定制化结构件:现在商业航天拼的就是发射成本,每次发射搭载的卫星结构都不一样,小批量生产,增材制造比传统工艺快3倍,成本降一半,国内头部商业航天企业早就批量用了。
❗ 个性化医用植入物:比如骨盆肿瘤切除后的个性化匹配假体,传统做要一周,增材制造一天就能出来,还能打印成多孔结构,方便人体骨头长进去,国内现在已经有几十款拿了三类证,进入临床应用了。
💡 汽车模具随形冷却水道:传统注塑模具的冷却道都是直孔,复杂造型的零件冷却不均匀,容易翘曲出废品,增材制造能打印跟着零件造型走的随形冷却道,冷却时间降一半,模具寿命提30%,国内不少自主品牌车企已经在新车型模具上用了。
很多人都说增材制造会取代传统制造,我反倒觉得不是这么回事。它根本不是来抢饭碗的,是来补短板的。传统制造干不了、干起来太贵的活儿,它上。百万辆级的家用车车门,还是传统冲压划算,一百万倍的成本优势摆着,但十个不同的火箭燃烧室,肯定是增材制造香。
这波制造业升级的浪潮里,增材制造(3D打印)绝对不是炒出来的风口,是真真切切在改变工业生产逻辑的新工具。再过五年回头看,我们现在聊的,还只是它的冰山一角。
免责声明:文章内容来自互联网,本站仅作为分享,不对其真实性负责,如有侵权等情况,请与本站联系删除。
转载请注明出处:增材制造(3D打印):为什么它正在重构航空航天工业供应链 https://www.dachanpin.com/a/tg/68934.html