3D打印技術賦能航天液體動力研製！
中國航天科技集團六院 2022-09-20 15:12 Posted on 陝西

在推動數字化轉型，構建“高質量、高效率、高效益”全面發展模式的實踐中，航天科技集團六院不斷探索運用增材製造技術應用於液體動力產品研製的途徑，取得可喜成效，實現了液體火箭發動機增材製造產品在多款長征系列火箭的飛行應用。

在前不久由陝西省委辦公廳主編的《陝西工作交流》中，省科技廳為六院點讚：航天科技集團六院增材製造創新中心，突破航天液體動力領域3D打印全流程技術，實現了500餘種複雜精密構件3D打印成型。

在“中國製造2025”規劃背景下，3D打印成為推動智能製造的主線，航天是增材製造重要應用領域之一。多品種、小批量、結構複雜等是航天獨有的產品特點，輕量化、低成本、快速研製的迫切需求與3D打印成型自由度高且快等特點高度契合。

六院西安航天發動機有限公司（以下簡稱西發公司）自2017年3月被國防科工局批准掛牌成立航天特種構件增材製造技術創新中心以來，順勢而為，搶抓先機，短短5年時間，大力發展增材製造技術和應用，快速實現從試驗研製往專業化批量生產的華麗轉身，把航天3D打印作為打造航天液體動力原創技術策源地和智能製造領域高峰的重要突破口，實現了增材製造技術在軍工裝備製造領域推廣應用的示範引領。

瞄準前沿  快速起步

早在2014年，西發公司敏銳地意識到增材製造技術在液體火箭發動機研製中的重要作用，積極跟蹤國際先進製造技術發展趨勢，與優勢科研院校合作，通過聯合申報國家重大項目、組建創新聯合實驗室等方式，開展了以激光選區熔化成形技術（SLM）為主的金屬增材製造技術應用研究。

西發公司率先以生產合格率較低的某型發動機兩器出口管和18噸液氧煤油發動機離心輪為對象開展研究，相繼攻克了航天專用材料激光選區基礎成形（SLM）工藝、產品整體3D打印、材料性能調控等一系列關鍵技術，成功製備了兩器出口管和離心輪產品，在國內實現3D打印高速轉動件工程示範應用，並參與長征五號運載火箭首飛任務，實現國內液體火箭發動機增材製造產品首次飛行應用。      

 全面推進   業內領先

自成立以來，西發公司增材製造中心圍繞型號研製需求，以航天複雜精密構件激光選區熔化成形技術、航天大型金屬結構件激光熔化沉積成形技術、增材製造後處理技術和增材製造構件質量評價技術為研究發展方向，積極申請各級研究課題，先後承擔了國家級增材製造重大項目30餘項，掌握鈦合金、高溫合金、不鏽鋼、鋁合金、銅合金等5類23種牌號成形及後處理調控工藝，覆蓋70%以上液體動力常用材料，攻克了增材製造輕量化設計、微細結構激光選區熔化成形等30餘項關鍵技術。

建立了從設計、材料、成形、後處理，到檢測評價的全流程技術體系和激光選區熔化技術“由小到大、規格齊全”能力體系，完成了液體火箭發動機中推力室燃燒組件、渦輪泵高速轉動件、閥門/渦輪泵複雜殼體等主要組件中10餘種結構、500餘項種複雜精密特種構件的增材製造工程應用，實現以某載人登月主動力發動機為代表整體製造，推力室、渦輪泵兩大核心組件零件重量和數量占比70%，開創航天液體動力整體集成的先例，工程化應用達到國際先進水平，同時形成一批具有自主知識產權技術成果，申報知識產權63項，獲得授權24項。

加速轉型  集聚增量

在航天液體動力科研生產進入“多型號並舉研製、多品種組批生產”的關鍵階段，六院和西發公司領導充分認識到，增材製造技術可以實現結構複雜液體動力產品高效高質量製造，增材製造產業化是解決航天型號工業化生產薄弱環節、將複雜異型構件打造為成熟貨架產品的重要手段，是實現六院液體動力戰略規劃的重要抓手。

2021年初，中心圍繞液體動力領域及航天裝備發展需求，啟動增材製造產業化規劃論證工作。計劃引入技術先進、種類齊全的增材製造生產設備百餘台，將西發增材中心打造成為國內一流、國際知名智慧型航天液體動力增材製造產業化中心。

2021年9月，西發公司啟動了產業化廠房建設與改造工作，2022年3月啟動一期項目建設，公司全體上下一心，克服疫情帶來的不利影響，快速推進產業化實施。

目前，6200㎡廠房已改造完畢投入使用，一期40台設備除1台非標設備正在按節點實施外其餘39台設備全部到位，35台已投入使用，增材製造初步形成產業化規模，有力保障了航天六院先進動力型號的快速研製。

在產業化一期項目建設的同時，公司同步啟動了產業化二期及三期項目論證工作，目前已完成二期及三期項目招標工作，8月底完成合同簽訂，11月底設備可全部陸續到位並於12月底安裝調試完畢，完成增材製造產業化全部建設，形成先進的“一主線四區域、雙循環三平台”生產格局。全面提升西發公司增材製造能力，全力支撐液體動力產品關鍵零組件的生產和以“八年九機”液體主動力研製目標，為推動液體動力“三高”全面發展、實現 “一定要趕上和超過世界先進水平”提供更大的增材製造力量。