OFweek3D打印網訊：飛機鈦合金大型整體關鍵構件激光成形技術是高端發展形勢。作為最早開發鈦合金3D打印技術的國家，1985年，美國就在五角大樓的主導下秘密開啟了鈦合金激光成形技術的研究，并在1992年公之于眾。隨后美國繼續研發這一技術，在2002年將激光成形的鈦合金零件裝上戰機進行試驗。

　　李大光表示，傳統的武器裝備生產主要是做“減”法。原材料通過切割、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、焊接成產品。這一過程中，將有90%的原材料被浪費掉。3D打印技術除了能夠提升武器裝備的研發速度，還能大幅降低武器裝備的造價成本。

　　作為全世界最貴最精密的戰機，美國F-35聯合攻擊戰機每架售價至少1.5億美元。相較于傳統制造方式，3D新技術制造的產品成本更低、壽命也更長。如果3000多架戰機都使用這種技術制造部件，將可以節省數十億美元的成本。

　　雖然中國鈦合金激光成形技術起步晚，但現在卻具備了使用激光成形超過12平方米的復雜鈦合金構件的技術和能力，成為繼美國之后、世界上第二個掌握該技術的國家。中航工業副總工程師、殲-15總設計師孫聰在今年全國兩會期間曾透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(增材制造技術)已廣泛用于新機設計試制過程。其中，于2012年10月至11月首飛成功的機型，廣泛使用了3D打印技術制造鈦合金主承力部分，包括整個前起落架。

　　大型鈦合金結構激光快速成形技術研究進展

　　鈦合金具有密度低、比強度高、屈強比高、耐蝕性及高溫力學性能好等突出特點，在航空、航天、石化、船舶等工業裝備中用量越來越大而且主要被廣泛用作各種機身加強框、梁、接頭等飛機大型關鍵主承力結構件。以航空應用為例，如波音公司和空客公司研制的新一代民用客機(B一787、A一380)中鈦合金用量已由第三代(B一747、A一300）的不到4％上升到9％以上，第三代殲擊機中鈦合金結構件用量由F-16的約3％增加到了F／A18-ElF、蘇-27的15％以上，而第四代殲擊機F一22中鈦合金結構件用量已占機身結構總重量的41％，事實上，大型整體鈦合金結構件用量的高低已成為衡量飛機等國防裝備技術先進性的重要標志之一。

　　飛機激光快速成形鈦合金推力梁試驗件

　　但是，由于受鈦合金本性的影響，采用“鍛造+機械加工”等傳統技術制造這些大型復雜鈦合金關鍵結構件，不僅需要大型鈦合金鑄錠熔鑄與制坯、萬噸級以上重型液壓鍛造工業裝備，而且制造工序繁多、工藝復雜，需要大型鈦合金鑄錠真空熔鑄、大規格鍛坯制備、大型鍛造模具加工等，零件機械加工余量很大、材料利用率低(一般小于5～10％)、數控加工時間長、制造成本高、生產周期長，嚴重制約了大型鈦合金結構件在先進工業及國防裝備中的廣泛應用，大型鈦合金主承力結構件低成本、短周期成形制造技術，也是制約我國航空裝備研制與生產的技術“瓶頸”之一!

　　高性能金屬結構件激光熔化沉積“近凈成形”制造技術，利用快速原型制造(rapid prototype manufacturing，RPM)的基本原理，以金屬粉末(或絲材)為原材料，通過高能激光束對金屬原材料的逐層熔化堆積，直接由零件CAD模型一步完成全致密、高性能、大型復雜金屬零件的“近終成形”制造(near-net-shape manufacturincl)，是一種具有“變革性”意義的數字化、短周期、低成本、先進“近凈成形”制造新技術，在航空、航天等國防裝備研制與生產中具有廣闊的應用前景，與傳統制造技術(鍛壓+機械加工、鍛造+焊接等)相比，具有以下突出優點：

　　激光快速成形Ti6Al4V帶筋壁板試驗件

　　(1)高性能材料制備與復雜零件“近凈成形”制造一體化，無需零件毛坯制備和鍛壓模具加工、無需大型或超大型鍛鑄工業裝備及其相關配套設施；

　　(2)零件具有晶粒細小、成分均勻、組織致密的獨特快速凝固組織，綜合力學性能優異；

　　(3)零件的材料利用率高(可比鍛件提高5倍以上)、機加工量小、數控機加工時間短；

　　(4)制造成本低、生產制造周期短；

　　(5)工藝與設備簡單、工序少而短、具有高度柔性與“超常”快速反應能力：