歼-15、歼-16、歼-31……近年来，中国军事科技突飞猛进，以先进战机为代表的各种尖端武器密集亮相，让世界看花了眼。近日，在全国两会上，全国政协委员、歼-15总设计师孙聪爆出了中国军工迅速发展的秘密——— 领先世界的3D打印技术。这项被英国《经济学人》认为“将推动实现第三次工业革命”的技术，早已引发美国、欧洲诸国的激烈鏖战，“战火”从太空一直蔓延到器官移植，从F-35、F-22等先进武器“烧”到每个人的日常用品，现在中国竟后来居上，确实让美欧大吃一惊。

钛合金3D打印技术应用于新机试制

    全国两会上汇集着中国最耀眼的各路“明星”，这当然包括全国政协委员、中航工业副总工程师、中国航母舰载机歼-15总设计师孙聪。面对记者提出的几个有关舰载机的问题，孙聪始终微笑着守口如瓶，但还是在不死心的记者“逼问”下，透露了不少“秘密”。

    从没有技术储备、技术规范、经验、人才队伍的一张白纸做起，歼-15如何实现这一飞跃？孙聪透露，歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念：三维数字化设计改变了设计流程，提高了试制效率；五级成熟度管理模式，冲破设计和制造的组织壁垒，而这与 3D打印技术关系紧密。他透露，钛合金和M100钢的3D打印技术已应用于新机试制过程，主要是主承力部分。

    在传统的战斗机制造流程当中，飞机的3D模型设计好后，需要进行长期的投入来制造水压成型设备，而使用3D打印这种增材制造技术后，零件的成型速度、应用速度得以大幅度提高。如果不是采用3D打印的增材制造技术，歼-15战斗机至今能否首飞都很难讲。

    “钛合金3D打印技术已用于新机研制”，这一条消息立刻成为媒体瞩目的焦点。据《京华时报》报道，于去年10月至11月首飞成功的机型，广泛使用了3D打印技术制造钛合金主承力部分，包括整个前起落架。

中国“3D打印”战机领先美国

    用3D打印技术制造战机，中国并不是第一家。1984年，美国开发出从数字数据打印出3D物体的技术，并在2年后开发出第一台商业3D打印机。之所以叫“打印机”，是因为它借鉴了打印机的喷墨技术，只不过，普通的打印机是在纸上喷一层墨粉，形成二维（2D）文字或图形，而3D打印机喷出的不是墨粉，而是融化的树脂、金属或者陶瓷等材料，“打”出三维的立体实物来。

    美国空军一下子就被这种新技术吸引，早在1985年，美国就秘密开始了钛合金激光成形技术研究，1992年这项技术才公之于众，在2002年，美国已将激光成形钛合金零件装上了战机。不过，由于在制造过程中钛合金变形、断裂的技术难题无法解决，美国始终无法生产高强度、大尺寸的激光成形钛合金构件。
中国的钛合金激光成形技术起步较晚，直到1995年美国解密其研发计划3年后才开始投入研究。早期基本属于跟随美国的学习阶段，不过却后来居上。目前，中国已具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力，成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造、应用的国家。在解决了材料变形和缺陷控制的难题后，中国生产的钛合金结构部件迅速成为中国航空力量的一项独特优势，目前，中国先进战机上的钛合金构件所占比例已超过20%。

    激光钛合金成形技术能够节约90%的昂贵原材料，还不需要制造专用模具，原本相当于材料成本1-2倍的加工费现在只需原来的10%。加工1吨重的钛合金复杂结构件，传统工艺成本大约2500万元，而激光3D焊接快速成型技术的成本仅130万元左右，仅是传统工艺的5%。

    更重要的是，许多复杂结构的钛合金构件可以通过3D打印的方式一体成型，不仅节省了工时，还大大提高了材料强度。“观察者网”文章表示，通过这一技术，正在研制的两型第五代战斗机歼-20和歼-31采用钛合金的主体结构，成功降低了飞机的结构重量，提高了战机的推重比；沈飞在一年之内连续组装出歼-15、歼-16、歼-31等多型战斗机并试飞，很大程度上得益于钛合金3D打印的低成本和快速、便捷。今年1月18日，国务院向“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”颁发国家技术发明奖一等奖。

“3D大战”真的来了

    中国在钛合金3D打印技术上的突飞猛进，使该领域的先行者美国甚为着急。今年1月14日，美国Sciaky公司宣布，他们已成功掌握了突破性的直接制造技术，使用电子束进行钛合金3D打印，制造的零件尺寸可以达到5.8米×1.2米×1.2米。

    Sciaky表示，自己找到了一种比激光更厉害的能量源：电子束。利用功率高达42千瓦的电子束枪，Sciaky的3D打印机可达到超高速，每小时能打印15-40磅金属钛，而大多数竞争者仅能达到每小时5磅。从数据上看，这一打印速度和零件尺寸已超过中国。不久前，中国西北工业大学刚用钛合金激光3D打印技术生产了长度为5米的飞机主承力梁，而中航3D激光打印技术则可打印4米×3米×2米的零件，虽在长度上不如美国，但在面积上仍领先美国。

    美国空军和军工巨头洛克希德·马丁公司立即宣布，与Sciaky加强合作，用该公司生产的襟副翼翼梁装备正在生产的F-35战斗机。据估计，如果3000多架战机都使用这种技术制造零部件，不仅大大提高“难产”的F-35战机的部署速度，而且还能节省数十亿美元成本。目前，使用3D打印钛合金零件的F-35已经进行了试飞。

    在这场“3D大战”中，发达国家目前虽有优势，但我们的差距并不大，如果中国及时重点布局，完全可能“弯道超车”。