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3D打印技术赋能航天液体动力研制!
送交者:  2022年09月20日10:31:41 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

3D打印技术赋能航天液体动力研制!
中国航天科技集团六院 2022-09-20 15:12 Posted on 陕西

在推动数字化转型,构建“高质量、高效率、高效益”全面发展模式的实践中,航天科技集团六院不断探索运用增材制造技术应用于液体动力产品研制的途径,取得可喜成效,实现了液体火箭发动机增材制造产品在多款长征系列火箭的飞行应用。

在前不久由陕西省委办公厅主编的《陕西工作交流》中,省科技厅为六院点赞:航天科技集团六院增材制造创新中心,突破航天液体动力领域3D打印全流程技术,实现了500余种复杂精密构件3D打印成型。


在“中国制造2025”规划背景下,3D打印成为推动智能制造的主线,航天是增材制造重要应用领域之一。多品种、小批量、结构复杂等是航天独有的产品特点,轻量化、低成本、快速研制的迫切需求与3D打印成型自由度高且快等特点高度契合。


六院西安航天发动机有限公司(以下简称西发公司)自2017年3月被国防科工局批准挂牌成立航天特种构件增材制造技术创新中心以来,顺势而为,抢抓先机,短短5年时间,大力发展增材制造技术和应用,快速实现从试验研制往专业化批量生产的华丽转身,把航天3D打印作为打造航天液体动力原创技术策源地和智能制造领域高峰的重要突破口,实现了增材制造技术在军工装备制造领域推广应用的示范引领。


瞄准前沿  快速起步


早在2014年,西发公司敏锐地意识到增材制造技术在液体火箭发动机研制中的重要作用,积极跟踪国际先进制造技术发展趋势,与优势科研院校合作,通过联合申报国家重大项目、组建创新联合实验室等方式,开展了以激光选区熔化成形技术(SLM)为主的金属增材制造技术应用研究。

西发公司率先以生产合格率较低的某型发动机两器出口管和18吨液氧煤油发动机离心轮为对象开展研究,相继攻克了航天专用材料激光选区基础成形(SLM)工艺、产品整体3D打印、材料性能调控等一系列关键技术,成功制备了两器出口管和离心轮产品,在国内实现3D打印高速转动件工程示范应用,并参与长征五号运载火箭首飞任务,实现国内液体火箭发动机增材制造产品首次飞行应用。      


 全面推进   业内领先


自成立以来,西发公司增材制造中心围绕型号研制需求,以航天复杂精密构件激光选区熔化成形技术、航天大型金属结构件激光熔化沉积成形技术、增材制造后处理技术和增材制造构件质量评价技术为研究发展方向,积极申请各级研究课题,先后承担了国家级增材制造重大项目30余项,掌握钛合金、高温合金、不锈钢、铝合金、铜合金等5类23种牌号成形及后处理调控工艺,覆盖70%以上液体动力常用材料,攻克了增材制造轻量化设计、微细结构激光选区熔化成形等30余项关键技术。


建立了从设计、材料、成形、后处理,到检测评价的全流程技术体系和激光选区熔化技术“由小到大、规格齐全”能力体系,完成了液体火箭发动机中推力室燃烧组件、涡轮泵高速转动件、阀门/涡轮泵复杂壳体等主要组件中10余种结构、500余项种复杂精密特种构件的增材制造工程应用,实现以某载人登月主动力发动机为代表整体制造,推力室、涡轮泵两大核心组件零件重量和数量占比70%,开创航天液体动力整体集成的先例,工程化应用达到国际先进水平,同时形成一批具有自主知识产权技术成果,申报知识产权63项,获得授权24项。


加速转型  集聚增量


在航天液体动力科研生产进入“多型号并举研制、多品种组批生产”的关键阶段,六院和西发公司领导充分认识到,增材制造技术可以实现结构复杂液体动力产品高效高质量制造,增材制造产业化是解决航天型号工业化生产薄弱环节、将复杂异型构件打造为成熟货架产品的重要手段,是实现六院液体动力战略规划的重要抓手。

2021年初,中心围绕液体动力领域及航天装备发展需求,启动增材制造产业化规划论证工作。计划引入技术先进、种类齐全的增材制造生产设备百余台,将西发增材中心打造成为国内一流、国际知名智慧型航天液体动力增材制造产业化中心。

2021年9月,西发公司启动了产业化厂房建设与改造工作,2022年3月启动一期项目建设,公司全体上下一心,克服疫情带来的不利影响,快速推进产业化实施。

目前,6200㎡厂房已改造完毕投入使用,一期40台设备除1台非标设备正在按节点实施外其余39台设备全部到位,35台已投入使用,增材制造初步形成产业化规模,有力保障了航天六院先进动力型号的快速研制。


在产业化一期项目建设的同时,公司同步启动了产业化二期及三期项目论证工作,目前已完成二期及三期项目招标工作,8月底完成合同签订,11月底设备可全部陆续到位并于12月底安装调试完毕,完成增材制造产业化全部建设,形成先进的“一主线四区域、双循环三平台”生产格局。全面提升西发公司增材制造能力,全力支撑液体动力产品关键零组件的生产和以“八年九机”液体主动力研制目标,为推动液体动力“三高”全面发展、实现 “一定要赶上和超过世界先进水平”提供更大的增材制造力量。


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