3D打印3.07米高C919中央翼緣條 金屬打印僅5天

利用金屬3D打印技術(shù)打印出的鈦合金鏤空點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。李晨/攝

傳統(tǒng)工藝6個(gè)月才能完成的制造工作，用金屬3D打印技術(shù)耗時(shí)僅5天

3D打印3.07米高C919中央翼緣條

站在那根3.07米高的C919中央翼緣條前，殲20總師楊偉久久凝視……讓他特別感慨的是，這是一根用我國(guó)擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金屬3D打印技術(shù)，“打印”出來(lái)的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)零部件。

尖端科技之花在產(chǎn)學(xué)研后“紅”

這根鈦合金材質(zhì)的C919中央翼緣條，尺寸3.07米，重量196千克，于2012年1月打印成功，同年通過(guò)商飛的性能測(cè)試，2013年成功應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919首架驗(yàn)證機(jī)上。

這是國(guó)產(chǎn)機(jī)型首次在設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段，利用3D打印技術(shù)制備承力部件，在國(guó)際民機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中亦屬首次。更重要的是，作為機(jī)翼關(guān)鍵部件，以我國(guó)當(dāng)時(shí)的制造能力，還無(wú)法鍛造出這樣超大尺寸的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件。而如果向國(guó)外采購(gòu)，又勢(shì)必影響大飛機(jī)的國(guó)產(chǎn)化率。

“金屬3D打印技術(shù)，為鈦合金零部件的加工提供了新的技術(shù)途徑，也為中國(guó)的航空制造打開(kāi)了一扇新窗。”該技術(shù)研發(fā)人、西北工業(yè)大學(xué)教授黃衛(wèi)東告訴中國(guó)青年報(bào)⋅中青在線記者。

“3D打印”學(xué)名“增材制造技術(shù)”，原理是將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出的三維模型分解成若干層平面切片，然后把要“打印”的材料按切片圖形逐層疊加，最終“堆積”成完整的物體。

為C919制造中央翼緣條，是金屬3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域應(yīng)用的典型。黃衛(wèi)東及其團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用該技術(shù)所打印出的金屬材料和零部件，目前已廣泛應(yīng)用于我國(guó)的導(dǎo)彈、飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域，僅為國(guó)產(chǎn)各類飛機(jī)就制備了近兩萬(wàn)個(gè)零部件，其中絕大部分已裝機(jī)使用。

早在上世紀(jì)90年代初，黃衛(wèi)東就關(guān)注起了能夠快速成形、快速進(jìn)行原型制造的“3D打印技術(shù)”。在他的西工大本科同班同學(xué)、企業(yè)家折生陽(yáng)的出資支持下，他持續(xù)20多年鉆研金屬3D打印技術(shù)，并不斷取得重大突破。

2011年7月，應(yīng)中國(guó)商飛經(jīng)營(yíng)合作要求，折生陽(yáng)與西工大及黃衛(wèi)東等人共同組建了由西工大技術(shù)控股的股份制企業(yè)——西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司。西工大和黃衛(wèi)東出技術(shù)，折生陽(yáng)等出資金，黃任董事長(zhǎng)，折為副董事長(zhǎng)。

產(chǎn)權(quán)明晰，責(zé)權(quán)利清晰的校企合作，促使這一尖端成果加速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研融合。其最具標(biāo)志性的成果，正是那根3.07米高的C919中央翼緣條。

回憶起這件“緣條”，黃衛(wèi)東等人至今印象深刻。2011年年初，“課題組”接到要為C919打印中央翼緣條任務(wù)。他們奮力拼搏、日夜鏖戰(zhàn)，不到1年時(shí)間，在廢舊教學(xué)實(shí)驗(yàn)廠房里建成了現(xiàn)代化工廠，研制出金屬3D打印專用設(shè)備，完成了一系列要求極高的性能測(cè)試工作，同時(shí)組建西安鉑力特公司，并趕在2012年年初完成了打印緣條的準(zhǔn)備工作。

此后，團(tuán)隊(duì)20多人加班加點(diǎn)，與時(shí)間賽跑，終于趕在2012年1月22日上午，一次性成功打印完成了第一件C919中央翼緣條。“那天正逢大年三十。”當(dāng)天中午，激動(dòng)的西工大周堯和院士宴請(qǐng)攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)吃了頓團(tuán)圓飯，“團(tuán)圓飯從中午一直吃到大年三十晚上，大多數(shù)人都喝多了!”吃完飯、喝完酒，已是新年的大年初一，團(tuán)隊(duì)成員趙曉明才想起還沒(méi)置辦年貨。

公司化后，黃衛(wèi)東團(tuán)隊(duì)的金屬3D打印技術(shù)在科研上突飛猛進(jìn)，產(chǎn)業(yè)化也進(jìn)展神速。2018年，這一技術(shù)為中國(guó)商飛、中航工業(yè)、中國(guó)航發(fā)、中國(guó)航天科工、中國(guó)航天科技等200多家單位，增材制造超過(guò)3萬(wàn)件金屬零件，批量應(yīng)用于一批先進(jìn)的飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭和衛(wèi)星等國(guó)家重大任務(wù)。

鉑力特公司副總經(jīng)理?xiàng)顤|輝展示采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“金屬3D打印”技術(shù)和設(shè)備，打印出的C919中央翼緣條。李晨/攝

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