一技術完美對接軍事領域，中國用它有望解決老大難問題

近年來3D列印技術為人們所熟悉，它又被稱為「快速成型技術」或「增材製造技術」，誕生於上世紀80年代末，主要是以數字模型文件為基礎，通過材料疊層添加構造三維物體的變革性、數字化增材製造技術。並逐漸成為一種新興的製造方式，很多國家，包括美國、德國等都高度重視並積極推廣應用該技術。德國西門子公司近日完成了渦輪葉片的3D列印，並將此葉片安裝在發動機中進行了滿負荷運轉試驗，由於葉片工藝複雜、加工精度要求高、製造難，價格昂貴，這次用3D列印葉片標誌著3D列印製造的技術實現了又一次重大突破。

西門子此次製造的葉片是通過在CAD中分層構建模型，然後分層製作再進行組合，完成零件的製造。材料使用的是多晶鎳合金的粉末，這種材料能夠耐高溫高壓，承受旋轉時產生的巨大離心力。在試驗中，轉速高達1.3萬轉/分鐘，時速高達1600千米，溫度超過一千度，葉片上所承受的離心力超過10噸。

在航空發動機中葉片的加工工作量約佔整個加工工作量的30%一40%。發動機葉片結構複雜，葉片型面為空間列表曲面。葉片在工作中要承受複雜應力和微震動，這樣對葉片材料、機械加工工藝、熱處理及表面噴塗工藝都有極高的質量要求。加上航空發動機研製過程中為了滿足設計要求,葉片的設計改動比較頻繁，這對葉片的加工工藝和加工進度提出了特殊要求。而葉片加工的周期和質量直接影響到航空發動機的研製周期。

據西方資料使用3D列印技術生產航空發動機將有望降低50%的製造成本，並大幅縮短生產和交付時間。過去通過傳統工藝研製渦輪葉片的樣件需要3年的時間，而如果採用了3D列印技術則僅需短短9周，和過去相比為整個供應鏈節約了70%的時間。

與傳統工藝模式不同，3D列印技術集概念設計、技術驗證與生產製造於一體。這必將極大縮小航空產品從「概念」到「定形」的時間差，從而加快航空產品的更新周期。傳統的航空產品生產中，很多產品通過切割、機械加工等工序，除去多餘部分形成零部件，然後被拼裝、焊接成產品。這一過程中，將有90%的原材料被浪費掉；與傳統工藝不同3D列印技術的航空產品的生產過程中，可直接根據計算機圖形數據通過層層增加材料的方法「列印」出航空產品，按需取材，整個生產過程幾乎沒有浪費。

據了解，深圳某科技有限公司已經將高精度光固化3D列印技術應用到複雜空心葉片鑄型的製造工藝中，可控制數百萬紫外光束同時成型，並保證成型精度達20微米級別，有望為發動機定向/單晶葉片生產用陶瓷鑄型一體化成型提供創新之路。現在我國在航空發動機葉片製造技術領域既面臨著難得的機遇，也承受著巨大的挑戰。而將金屬3D列印技術引入航空發動機零部件製造領域，可響應快速製造需求，對提升我國發動機設計與製造能力具有重要意義，有望解決戰機心臟病這一老大難問題。