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鐳明激光金屬3D打印機(jī)助力空天零部件高質(zhì)高效生產(chǎn)

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時(shí)間：2024-11-18

　　11月12日，為期6天的第十五屆中國航展在廣東省珠海市開幕，母公司鑫精合股份攜金屬3D打印機(jī)整體解決方案及創(chuàng)新成果亮相。

　　航空航天是推動(dòng)國防建設(shè)、科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性領(lǐng)域，對(duì)完善上下游產(chǎn)業(yè)體系，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈建鏈、延鏈、補(bǔ)鏈、強(qiáng)鏈具有強(qiáng)勁的推動(dòng)作用。金屬3D打印作為工業(yè)母機(jī)革新技術(shù)之一，在航空航天制造業(yè)得到深入應(yīng)用。

　　航空航天產(chǎn)品大多需在極端條件下服役，呈現(xiàn)高度綜合與集成化特點(diǎn)：零部件種類繁多又相互聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)整體協(xié)調(diào)性；材料選擇、加工精度、性能要求各有不同；突出大型化、輕量化等，這也造成航空航天零部件設(shè)計(jì)難度大、制造成本高、生產(chǎn)周期長、迭代速度慢。但金屬3D打印技術(shù)的普及，省去開模制造環(huán)節(jié)，直接成形大尺寸、高精度、高性能關(guān)鍵零部件，縮短試制驗(yàn)證周期，加快研發(fā)進(jìn)程，進(jìn)一步推進(jìn)空天領(lǐng)域先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展。鐳明激光深耕金屬3D打印技術(shù)，整合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為以航空航天為代表的高端制造業(yè)提供金屬3D打印整體解決方案，多快好省實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

　　大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件制造

　　以鐳明激光打印的航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零部件葉柵環(huán)為例，直徑達(dá)1470mm，整體為復(fù)合葉輪結(jié)構(gòu)，葉片數(shù)量多且薄，加工難度大；采用激光選區(qū)熔化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大尺寸復(fù)雜零部件一體成形，成品表面致密無缺陷、連接結(jié)構(gòu)無焊點(diǎn)、整體均勻一致、性能優(yōu)異；材料選用高溫合金（GH3625），保證其在高溫、高壓、高速氣流中正常工作；外表面均布加強(qiáng)筋以增大結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能。使用LiM-X1500HF飛行打印設(shè)備，20激光打印240h即制造完成，展現(xiàn)了鐳明激光對(duì)大尺寸航空航天零部件的高質(zhì)高效生產(chǎn)能力。

葉柵環(huán)

　　航天發(fā)動(dòng)機(jī)中重要組件推力室，使用激光選區(qū)熔化技術(shù)實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)，減重至600kg。零件直徑為589mm，整體高度達(dá)1357mm，僅用360h就打印完成；一體成形，內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更自由、制造更精準(zhǔn)；表面無焊點(diǎn)光潔度高，強(qiáng)度可靠；外部紋理貼合應(yīng)用要求，工藝穩(wěn)定性高。該零件充分展現(xiàn)了鐳明激光在大尺寸特別是超高尺寸復(fù)雜零部件成形方面的經(jīng)驗(yàn)與能力。

推力室

　　多工藝、多材料組合制造

　　在實(shí)際應(yīng)用中，航空航天領(lǐng)域的特殊零部件往往需由多種材料耦合制成，對(duì)工藝、性能要求也各有不同。針對(duì)此類需求，鐳明激光采用多合金、多工藝組合3D打印的方式制造零部件，不僅縮短生產(chǎn)周期和加工成本，同時(shí)保證了成品的質(zhì)量與性能。

　　以航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力室為例，該零件精細(xì)結(jié)構(gòu)多，具有復(fù)雜內(nèi)流道及薄壁結(jié)構(gòu)，首先采用激光選區(qū)熔化技術(shù)完成對(duì)銅合金（CuCrZr）的一體成形，隨后采用激光熔覆技術(shù)對(duì)外表面添加高溫合金（GH4169）熔覆層，達(dá)到表面改性目的，最終成品兼具高導(dǎo)熱和高強(qiáng)度性能。

推力室

　　某型號(hào)前中機(jī)身產(chǎn)品，整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、精度要求高、關(guān)鍵位置多、加工難度大。在實(shí)際制造中，鐳明激光將機(jī)身整體分為三個(gè)部段結(jié)構(gòu)和兩個(gè)框梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行制造并連接。對(duì)框類分體件采取六階段分段成形法，每階段成形完畢及時(shí)去應(yīng)力退火，有效控制變形。腹板梁類零件采用腹板+激光沉積制造方式，優(yōu)化成形掃描策略，減少單位熱輸入，并在截面變化較大的區(qū)域增大倒角，減少應(yīng)力集中，保證成形質(zhì)量。

某型號(hào)前中機(jī)身產(chǎn)品

　　精密結(jié)構(gòu)高品質(zhì)成形

　　航空航天產(chǎn)品對(duì)精度提出嚴(yán)格要求，特別是葉輪、葉片、薄壁結(jié)構(gòu)等零部件，既要確保在極端工作環(huán)境和復(fù)雜設(shè)計(jì)要求下的產(chǎn)品質(zhì)量和性能，又要實(shí)現(xiàn)微米級(jí)的加工精度要求。

　　鐳明激光打印的某衛(wèi)星主體結(jié)構(gòu)，材料為鋁合金，為克服大平面大尺寸變形開裂問題，采用典型的薄壁夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：薄壁面板+點(diǎn)陣內(nèi)芯的組合，既能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件的快速輕量化，又具有強(qiáng)度高、塑性好、耐疲勞、吸音隔熱等優(yōu)勢(shì)。依托金屬3D打印，薄壁夾層結(jié)構(gòu)件可一體成形，內(nèi)部點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)完好，粗細(xì)均勻、精準(zhǔn)可靠。

某衛(wèi)星主體結(jié)構(gòu)

　　以鐳明激光打印的大面積（150mm×150mm）極限尺寸結(jié)構(gòu)件為例，材料為鋁合金，成形后零件整體結(jié)構(gòu)完好，桿徑僅0.2mm，尺寸精度達(dá)±0.025mm。

放大50倍局部桿徑圖

　　打印成品可達(dá)鍛件性能要求

　　空天零件對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求越來越高，同時(shí)對(duì)零部件成形質(zhì)量要求更為嚴(yán)格。

　　渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件尾噴管，包絡(luò)尺寸為500mm×870mm×2880mm，內(nèi)部流道多，回轉(zhuǎn)體變形控制難度大，采用激光選區(qū)熔化+減材成形方式制造，用時(shí)720h制成，最終成品達(dá)到鍛件性能要求。

尾噴管

　　鐳明激光打印的某型航空燃油噴桿，使用金屬3D打印一體成形，替代原本的焊接拼接方案，最終減少焊縫14個(gè)，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

航空燃油噴桿

　　鐳明激光金屬3D打印設(shè)備，久經(jīng)用戶考驗(yàn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為空天領(lǐng)域高質(zhì)高效批量化生產(chǎn)零部件提供強(qiáng)大支持，多次參與國家工程項(xiàng)目，屢經(jīng)考驗(yàn)。新一代載人飛船試驗(yàn)船項(xiàng)目中，使用LiM-S2510激光近凈成形設(shè)備打印直徑3.95m返回艙防熱大底框架，解決了大型整體構(gòu)件“變形開裂”難題，在提高制造精度、增大制造尺寸、提高生產(chǎn)效率等方面效果突出；材料利用率提高了67%，大大提高了后續(xù)裝配效率。

返回艙防熱大底框架

　　2021年，“天問一號(hào)”探測(cè)器著陸火星，邁出我國星際探測(cè)征程重要一步。在任務(wù)研制過程中，鐳明激光LiM-X系列激光選區(qū)熔化設(shè)備制造交付產(chǎn)品30余項(xiàng)，LiM-S系列激光近凈成形設(shè)備制造交付產(chǎn)品9項(xiàng)。

“天問一號(hào)”探測(cè)器

　　近年來，全球空天產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，從發(fā)動(dòng)機(jī)部件到衛(wèi)星組件，再到飛行器結(jié)構(gòu)件，3D打印的應(yīng)用正在改變空天制造業(yè)生產(chǎn)模式；此外，低空經(jīng)濟(jì)、商業(yè)航天賽道穩(wěn)步發(fā)展，也加速金屬3D打印技術(shù)發(fā)展完善，成為零部件研發(fā)試制、批量生產(chǎn)的常態(tài)制造手段。鐳明激光作為金屬3D打印行業(yè)先進(jìn)企業(yè)，始終在以用戶需求為導(dǎo)向，優(yōu)化設(shè)備穩(wěn)定性、加強(qiáng)工藝技術(shù)開發(fā)、升級(jí)服務(wù)質(zhì)量、強(qiáng)化市場(chǎng)競爭力，為航空航天領(lǐng)域用戶提供多樣化金屬3D打印整體解決方案。

鐳明激光金屬3D打印機(jī)LiM-X400M系列設(shè)備驅(qū)動(dòng)消費(fèi)品行業(yè)制造升級(jí)

金屬3D打印機(jī)成形高度再刷新！鐳明激光LiM-X800H+設(shè)備發(fā)布，Z軸凈成形高度達(dá)2500mm

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2025-01-09

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2025-01-03

市場(chǎng)活動(dòng)