古人云：不積跬步，無以至千里。航空航天作為各方面頂尖技術(shù)的集大成者，需要各個行業(yè)的全面、均衡發(fā)展作為基礎(chǔ)。材料作為構(gòu)成各個部件的基礎(chǔ)，自然是“基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)”，在航空航天產(chǎn)業(yè)有著極其重要的作用，以至于有了“一代材料，一代航空”的說法。今天，復(fù)合材料和鈦合金材料的廣泛應(yīng)用，標(biāo)志著人類航空技術(shù)的一次飛躍，實(shí)際上，人類的航空發(fā)展史也是航空材料的發(fā)展史，但復(fù)合材料和鈦合金零件生產(chǎn)卻非常麻煩。

    據(jù)悉，傳統(tǒng)的鈦合金零件制造主要依靠鑄造和鍛造，其中鑄造零件易于大尺寸制造，但重量較大且無法加工成精細(xì)的形狀。鍛造切削雖然精度較好，美國F-22戰(zhàn)機(jī)主要承力部件便是大型鑄造鈦合金框。但是零件制造浪費(fèi)嚴(yán)重，原料95%都會被作為廢料切掉，而且鍛造鈦合金的尺寸受到嚴(yán)格限制。中國的激光3D打印技術(shù)徹底解決了這一難題。

                                                              我國首次展示的某型戰(zhàn)斗機(jī)超大尺寸鈦合金件

    據(jù)外國媒體稱，目前，中國殲-15、殲-31和殲-20戰(zhàn)斗機(jī)都使用了激光3D打印技術(shù)，而殲-31戰(zhàn)機(jī)至少有4個激光成型“眼鏡式”鈦合金主承力構(gòu)件加強(qiáng)框。目前，我國已經(jīng)具備了使用激光成形超過12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，并已經(jīng)成功投入了多個國產(chǎn)航空科研項(xiàng)目的原型機(jī)和批產(chǎn)型號的制造中，比如C-919客機(jī)的大型機(jī)頭整體件和機(jī)鼻前段，也都是中國通過激光3D打印生產(chǎn)的，中國成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造，并且成功批量裝機(jī)的國家。

                                                                                                                    F35內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

    有趣的是，美國是世界上最早開展激光3D打印生產(chǎn)鋁合金和鈦合金材料的國家，但美國在上世紀(jì)90年代，試驗(yàn)了一個F/A-18C戰(zhàn)斗機(jī)激光3D打印零件之后，就在這項(xiàng)技術(shù)上始終沒法獲得比較大的技術(shù)突破，據(jù)資料顯示，這架F/A-18C戰(zhàn)斗機(jī)的零件出現(xiàn)了明顯的裂縫，顯示其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到飛行要求，而解決強(qiáng)度和靜力疲勞問題這個難題，卻被中國軍工人率先攻克。

    誠然，在技術(shù)上，中國還有很多地方落后于美國，但是中國人只要腳踏實(shí)地，刻苦攻關(guān)，就沒有我們這個民族解決不了的難題，在技術(shù)上，沒有誰會永遠(yuǎn)領(lǐng)先，也沒有誰會永遠(yuǎn)落后，強(qiáng)者必須自強(qiáng)。

                                                   中國戰(zhàn)機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)：四代機(jī)用上3D打印構(gòu)件

    軍民融合，共圓中國夢。7月16日上午，國防科技工業(yè)軍民融合發(fā)展成果展在北京隆重開幕，近千項(xiàng)具有代表性的軍轉(zhuǎn)民重大成果和產(chǎn)品集中亮相。此次展覽是國防科技工業(yè)領(lǐng)域首次舉辦軍民融合主題展覽，也是全部軍工集團(tuán)公司首次以集團(tuán)整體形象對外展示。

    在展會現(xiàn)場，多家大型參展商都帶來了最新的軍用和民用產(chǎn)品成果，其中不少展品是首次亮相。在北京航空航天大學(xué)展臺處，記者就看到了一具使用大型金屬構(gòu)件激光增材制造技術(shù)所生產(chǎn)的大型部件。據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，這具大型部件是航空飛行器所使用的機(jī)體部件之一。在宣傳展板上，記者也留意到，北航激光增材已制造近50件大型關(guān)鍵鈦合金、超高強(qiáng)度鋼構(gòu)件，通過大型運(yùn)輸機(jī)、大型客機(jī)、艦載機(jī)、新型火箭等裝備的靜強(qiáng)度、動強(qiáng)度、疲勞壽命、沖擊、震動等全尺寸零件試驗(yàn)考核。

  
                  “大型金屬構(gòu)件激光增材制造技術(shù)”生產(chǎn)的飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框

    據(jù)了解，這款以實(shí)物展出的大型飛行器構(gòu)件，是迄今國際上最大的激光增材制造主承力關(guān)鍵鈦合金構(gòu)件飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框，無模、整體、快速研制。而所謂的激光增材制造技術(shù)，就是3D打印技術(shù)中的一種，采用這種激光增材制造技術(shù)制造的飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，有著高性能、低成本、快速試制的特點(diǎn)?，F(xiàn)場工作人員介紹，展出的這款飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框，生產(chǎn)周期只有采用傳統(tǒng)技術(shù)制造的五分之一，同時在強(qiáng)度、壽命等各項(xiàng)指標(biāo)上，與傳統(tǒng)工藝技術(shù)部件相比更加優(yōu)秀。除了這款飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框外，現(xiàn)場還展出了使用這種激光3D打印技術(shù)制造的國產(chǎn)C919大飛機(jī)駕駛艙玻璃窗框架。

    在現(xiàn)場的一份考核報(bào)道里提及，中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所根據(jù)殲-XX艦載機(jī)、四代機(jī)方案、XX大型運(yùn)輸機(jī)等飛機(jī)研制任務(wù)要求，對采用激光成形技術(shù)制造的多個鈦合金部件進(jìn)行飛機(jī)構(gòu)件的性能考核試驗(yàn)，其中四代機(jī)方案激光成形鈦合金翼身構(gòu)件通過靜力及疲勞性能壽命考核，滿足飛機(jī)設(shè)計(jì)要求。其他考核試驗(yàn)結(jié)果中，采用激光成形技術(shù)制造的鈦合金構(gòu)件均順利通過，并且表現(xiàn)出了構(gòu)件強(qiáng)度裕度很大的優(yōu)勢。由此得知，采用激光成形技術(shù)制造的部件已經(jīng)在一些國產(chǎn)新型戰(zhàn)斗機(jī)上得到了應(yīng)用，并表現(xiàn)出良好的效果。而展會現(xiàn)場展出的這具機(jī)身整體加強(qiáng)框，從外觀上不難推斷出，是戰(zhàn)斗機(jī)所使用的。

    關(guān)于3D打印技術(shù)在中國航空制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，香港《南華早報(bào)》曾有報(bào)道，中國第一款本土商用客機(jī)C-919、第一款艦載戰(zhàn)斗機(jī)殲-15、多用途戰(zhàn)斗轟炸機(jī)殲-16、第一款本土隱形戰(zhàn)斗機(jī)殲-20及第五代戰(zhàn)斗機(jī)殲-31的研發(fā)均使用了3D打印技術(shù)。

    北京航空航天大學(xué)航空材料專家王華明教授去年、、在中國科學(xué)院一個專題討論會上曾經(jīng)表示，中國現(xiàn)在僅需55天就可以“打印出”C-919客機(jī)的主風(fēng)擋整體窗框。王華明說，歐洲一家飛機(jī)制造公司表示，他們生產(chǎn)同樣的東西至少要兩年，光做模具就要花200萬美元。2012年1月18日，王華明教授主持的“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”項(xiàng)目獲得國家技術(shù)發(fā)明一等獎。王華明認(rèn)為，中國大型3D打印技術(shù)已超過美國，因?yàn)樵S多美國同行只是用這門技術(shù)生產(chǎn)“小玩意”。

    展會現(xiàn)場展出的這具飛機(jī)機(jī)身整體加強(qiáng)框，只是中國3D打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域應(yīng)用的一個縮影。在2014年11月舉辦的第十屆珠海航展上，記者就曾采訪過當(dāng)時唯一的一家3D打印參展商——西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司。在展品中，記者看到一個受損的戰(zhàn)斗機(jī)渦扇發(fā)動機(jī)葉片。據(jù)了解，這塊葉片是戰(zhàn)斗機(jī)在使用過程中造成損壞，由西安鉑力特使用3D打印技術(shù)進(jìn)行了修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了損壞零部件的修復(fù)再利用。