全球3D打印航天领域六大成果
航空航天产业一直以来被视为全球各国综合实力强有力的象征,我国已经在航空航天3D打印领域有了多年的发展历史,在全球占据着领先地位。在3D打印主流应用领域,航空航天也是非常巨大的一个版块。而最近,越来越多的相关案例也逐渐凸显出增材制造在航空领域的诸多优势。
航天科工三院306所增材制造实现新突破
近日,中国航天科工三院306所技术人员成功突破TA15和Ti2AlNb异种钛合金材料梯度过渡复合技术,其采用激光3D打印试制出的具有大温度梯度一体化钛合金结构进气道试验件顺利通过了力热联合试验。
资料图:中国将用3D打印造军用发动机
该技术成功融合了激光3D打印与梯度结构复合制造两种工艺,解决了传统连接方式(如法兰连接、焊接等工艺方法)带来的增重、密封性差和结构件整体强度刚度低等问题,为具有温度梯度结构的开发设计与制造开辟了新的研制途径;同时,开创了一种异种材料间非传统连接的制造模式,实现了结构功能一体化零部件的设计与制造。
3D打印打造长征五号火箭钛合金芯级捆绑支座
近日,中国航天科技集团公司一院211厂利用激光同步送粉3D打印技术成功实现了长征五号火箭钛合金芯级捆绑支座试验件的快速研制,这是激光同步送粉3D打印技术首次在大型主承力部段关键构件上应用。该产品的试制成功对拓展3D打印技术在箭体结构制造领域的应用、丰富大型难加工金属结构件研制技术手段具有重要意义。
据悉,捆绑支座为运载火箭主承力构件,综合力学性能要求高,目前主要采用加工性能较好的高强钢,通过锻造再机加的方式成形。但这一加工方式存在材料去除量大、加工周期长等问题。
面对新型号减重的迫切需求,该厂提出采用具有更高比强度的钛合金材料,利用激光同步送粉3D打印工艺,实现捆绑支座的整体成形。经过系统工艺研究,该厂试制的产品顺利通过了成分、组织性能、表面质量及内部质量等各类检测,整体综合性能达到锻件水平,且较原设计减重30%。激光同步送粉3D打印技术,不仅实现了难加工金属材料的快速成形,同时还为箭体主承力部段的轻量化结构设计与制造,提供了强有力的技术支撑。
“3D打印”航天器Juno成功进入木星轨道
2016年7月5日早上,美国宇航局(NASA)的朱诺(Juno)号探测器在经过了35分钟减速之后,成功完成木星轨道切入(JOI),成为了飞行在木星上空的一颗来自地球的卫星。对于3D打印世界来说,这也是一个重要事件——Juno也是历史上第一个使用了3D打印部件的航天器,它上面一打左右的钛金属波导支架都是由洛克希德·马丁公司使用电子束熔融3D打印技术制造的。
工程师们事先警告说,发动机点火操作并非毫无危险。此前从未有任何飞船如此靠近木星,其高密度辐射带足以摧毁没有做好保护的电子部件。甚至有推算指出,Juno号进入轨道的过程将让其承受相当于100万次齿科X光片拍摄的辐射剂量。据了解,木星拥有太阳系各大行星中最强大的磁场,其强度是地球磁场的2万倍以上(也正是因此木星才能形成永恒的极光),为了对抗木星强大的电磁干扰,Juno号使用了1厘米厚的钛金属遮罩来保护探测器内部电子设备,并采用高离心形的椭圆轨道环绕木星,都是为了在环绕和观测的同时能尽可能远离木星,可是即便如此,Juno号携带的可见光相机和望远镜也将会在绕行木星仅7圈后报废(Juno号计划围绕木星环绕37圈)。
由于探测器本身修建得像台坦克,又有钛金属保护罩,结果为时35分钟的火箭点火制动似乎顺畅地完成。虽然辐射的威胁并未排除,但探测器如今已经可以开展工作,真正揭开木星神秘的面纱了。据悉,Juno号上还携带了三个铝制的乐高人偶像和一块向伽利略致敬的铭牌。分别如下图所示,人像左侧手持望远镜和木星模型的人是伽利略,400多年前正是他首次观察到木星及其4大卫星。右侧是罗马神话中的木星之神朱庇特(Jupiter),在神话中他以雷电为武器,因此人偶右手拿了一把电叉。中间那位就是我们的主角了——朱庇特的妻子朱诺(Juno),她手持放大镜,象征着追求真理。罗马神话中,朱庇特能够拉起云彩遮挡自己,以隐藏自己的行为,而朱诺(Juno)可以看穿云雾,揭露她丈夫的本性。这也是Juno号名字的由来,NASA希望,Juno号能“拨开”木星的厚厚云层,一探其究竟。