3D打印技术及其在航空航天领域的应用思考

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  摘要:随着我国科学技术的不断改革和发展,3D打印技术在我国的应用越来越广泛,并且这项技术在国内外的航空航天领域都有了一些新的应用进展,本篇文章就是对这项技术在航空航天领域当中的应用为中心而展开讨论和分析的,对这项技术的方法以及行业标准等各方面进行了详细的分析和总结。
  关键词:3D打印技术;增材制造;航天航空;应用
  3D打印这项技术还可以称之为增材制造,这项技术主要就是以数字模型为基础来进行物品的制造和生产,在一定程度上体现了我国材料技术以及数字制造技术的发展水平。这项技术主要的实现过程可以分为两个环节,第一个环节就是采用计算机技术来制作出产品的3D模型,第二个环节就是采用合适的材料来通过这个模型将正式的产品制造出来。目前这项技术已经在全球当中得到了广泛的应用,并且开始趋向于产业化的方向进行发展。这项技术主要是应用在电子产品、汽车制造、生物医疗以及航空航天等行业当中。
  1 3D打印技术发展及市场规模
  1.13D打印技术的发展
  近几年来,3D打印技术一直在不断的进行研究和创新当中,这项技术在使用方法以及行业标准等方面都有了更加明显的进步和规定,并且这项技术的市场也在快速的增长当中。3D打印技术能够实现控制系统与平台的平衡建设是实现这项技术应用的重要条件,3D打印技术最早的发源地是在美国,美国的3d公司也是这项技术的领导者,在2015年的时候,3d公司和很多军工企业签署了研发合同,然后建造出了一个高精度的制造和监控平台,在这个平台当中开始研发一些航空航天当中的部件。
  1.23D打印行业标准化工作进一步推进
  标准是3D打印技术在发展过程当中不可缺少的一项条件。在2015年的时候,欧盟发布了影响关于制造标准化路线的图表,并将此作为一个欧洲标准的一个示范模板,这条路线当中描述了标准化,对于这项行业的发展以及3D打印技术的应用起到的重要作用和意义,随着3D打印技术的不断发展和研究,很多开发机构都在开展这方面的工作,但是在实际的标准开发工作当中出现了很多问题,比如,由于开发机构之间存在的差异以及缺少统一的管理,从而就会导致标准缺少一致性。在这种情况下,美国在2016年的时候成立了一个专门负责增材制造标准化工作的机构,这项机构的名称就是amsc,这个机构主要就是为了协调个个参与标准化工作的机构需求,同时也可以对这项工作进行一定程度的规范和约束,这样也可以是增材制造企业能够更加稳定的发展。Amsc,这项机构将会对之前所存有的标准与现在研究标准之间的差别进行一个合理的分析和总结,然后提出一些有意义的建议,参与这项工作的主要有一些私企或者是材料的供应商、制造商等。
  2 3D打印技术在航天航空领域中的应用优势
  3D打印技術在航空航天的领域当中应用的优势非常突出。首先在这项领域当中,会使用到很多精密的零件和机械设备,在传统的加工制造模式当中都是进行一系列的大规模的组装和加工,整个制造过程是非常复杂的,需要的耗费大量的时间,并且对于加工过程当中使用的道具也会具有更高的要求。而3D打印技术就可以很好的解决这些问题,可以使这些零件的生产和加工过程变得更加简单方便,同时,这项技术的应用也具有很高的灵活性,可以根据不同零件的要求来灵活地进行调整。其次,在航空航天的领域当中会涉及到很多十分复杂的零件生产工作,如果是采用之前那种传统的制造方式或流程的话,就会使这项生产工作变得更加复杂,而且在生产过程当中很容易会出现偏差等问题,一旦这些精密的仪器出现偏差,在之后的使用过程当中,就会出现非常严重的后果,会给人们以及社会带来巨大的影响。江山丽打印技术很好的应用,在这项领域当中,可以是这些复杂的零件的生产和加工工作变得更加顺利和简单,同时也可以有效地提高这些零件的加工质量和效率,在实际的加工和生产过程当中,可以更加有效地对变形情况进行控制和管理,从而才能够更加有效地满足零件的所有需求。
  3 航空航天领域内3D打印技术的应用
  3.13D打印技术在减轻重量方面的应用
  在航空航天事业的发展过程当中,飞机以及飞船的制造当中都会使用到大量的零件,而这些使用到的零件,在重量方面都有着很高的要求,如果零件的重量过大的话,就会使飞机以及飞船消耗大量的燃油,这样就达不到节能环保方面的要求,并且如果飞机以及飞船的重量过大的话,就会使它们的载重量明显下降。所以在生产这些零件的过程当中,应用3D打印技术就可以很好的解决重量方面的问题,这种技术主要是采用钛合金等材质来制造这些零件的,所以就可以很好的控制这些零件的重量,从而就可以有效地保证飞机以及飞船的载重能力,并有效地解决燃油方面的问题。
  3.23D打印技术在缩短制造时间方面的应用
  在航空航天事业的发展当中需要制造大量的精密零件,同时也需要使用到一些大型的机械设备来进行加工和生产,在实际的加工和生产过程当中,传统的加工方式主要就是利用机床等设备来进行加工工作的,这些零件在进行加工的过程当中,不仅会经过很多道流程,而且在加工过程当中非常容易出现失误或者是偏差,如果这些零件在加工过程当中出现了一些小的偏差或者是问题,就没有办法再进行使用,这样就会浪费很多时间和成本,昨晚也会使飞机以及飞船在制造的过程当中消耗大量的时间。而使用3D打印技术来生产这些零件,就可以有效的降低加工过程当中出现问题的概率,同时也可以在很大程度上去提高这些零件的加工和制造效率,对于同一样零件的加工过程来说,采用传统的加工方式,可能需要三个月的时间,而采用3D打印技术来进行加工就只需要短短一个月就可以完成。
  3.33D打印技术在避免材料浪费方面的应用
  3D打印技术在航空航天当中的应用主要是使用激光熔融等技术来进行加工,在使用这项技术进行零件加工和制造的时候,可以有效地减少材料的浪费情况,从而就可以更好地实现节能环保的生产目标。3D打印技术来进行一些复杂和精密零件的加工和生产工作可以有效的控制这些零件的生产质量和效率,因为这项技术在实际的应用过程当中都会存在一定的标准,而这个标准相比于传统的生产工艺来说会更加严格和规范。就我国目前前零件的生产加工情况来,一些工厂采用传统的工艺来进行加工和制造,在生产的过程当中会浪费掉1/3的原材料,而一些工厂如果是使用3D打印技术来进行加工和制造的话,只会浪费掉5%的原材料。所以,3D打印技术可以在一定程度上减少零件加工制造的成本,从而就可以有效地提高企业的经济收益。
   4 结束语
  总而言之,3D打印这项技术在航空航天领域当中的应用是非常重要的,对于航空航天事业的发展来说有着十分关键的作用和意义。在一些复杂且精密的零件加工和制造过程当中,3D打印技术和传统的工艺流程相比具有很大的优势,不仅可以在一定程度上提高加工的质量和效率,还可以有效的解决传统工艺在加工过程当中存在的一些问题和限制,促进了我国工业方面的发展和改革。
  参考文献:
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