作為最頂尖的科技行業(yè)，航空航天集中了科 學(xué)技術(shù)的眾多新成就，需要各個(gè)行業(yè)全面、平衡發(fā)展作為基礎(chǔ)。而用于制造航空航天部件的材料，好比制造房屋的奠基石，自然是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。歷年來(lái)，科學(xué)家們 一直在研制和開(kāi)發(fā)更好的航空航天材料并取得了不小的成就，復(fù)合材料和鈦合金材料的廣泛應(yīng)用，標(biāo)志著人類航空技術(shù)的一次飛躍，但事實(shí)上，復(fù)合材料和鈦合金零 件生產(chǎn)卻非常麻煩。
據(jù)了解，傳統(tǒng)的鈦合金零件制造主要通過(guò)鑄造和鍛造來(lái)完成。其中，鑄造主要用于生產(chǎn)大尺寸零件，其重量大且無(wú)法達(dá)到精準(zhǔn)，鍛造雖然精確度較高，但制造過(guò)程中的原料浪費(fèi)很大，幾乎95%的原料都會(huì)被作為廢料切除掉，而且，鍛造產(chǎn)品的尺寸受到嚴(yán)格限制，這就使得鈦合金材料的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量都大大降低。不過(guò)近年來(lái)，中國(guó)采用激光3D打印技術(shù)制造鈦合金材料，徹底解決了這一難題。
據(jù)外國(guó)媒體報(bào)道，中國(guó)殲-15、殲-31和殲-20戰(zhàn)斗機(jī)都使用了激光3D打印技術(shù)，目前，我國(guó)已經(jīng)具備了使用激光成形超過(guò)12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，并成功用于多個(gè)國(guó)內(nèi)航空科研項(xiàng)目中，如C-919客機(jī)的大型機(jī)頭整體件和機(jī)鼻前段就是用的激光3D打印制造的。到目前為止，中國(guó)是世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造并成功批量裝機(jī)的國(guó)家。
上圖為我國(guó)首次展示的某型戰(zhàn)斗機(jī)超大尺寸鈦合金件，這個(gè)部件是戰(zhàn)斗機(jī)中 段機(jī)身上的鈦合金主承力構(gòu)件加強(qiáng)框，這個(gè)框體的兩個(gè)眼鏡形狀的“圓洞”為仿制發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)留空間，由于這個(gè)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，美國(guó)在制造F-22戰(zhàn)斗機(jī)的此種部件時(shí)，采用常規(guī)的“分段鑄造各個(gè)構(gòu)造體，然后通過(guò)熱等靜壓和高精度焊接將構(gòu)造體組合成框體”的模式來(lái)生產(chǎn)，但中國(guó)通過(guò)激光3D打印技術(shù)，通過(guò)鈦合金材料 “生成”一個(gè)一體成型的超大型部件，并不需要進(jìn)行多次焊接，節(jié)省了大量人力物力和財(cái)力。
更有趣的是，在中國(guó)軍工運(yùn)用激光3D打印生產(chǎn)鋁鈦合金材料之前，美國(guó)已經(jīng)開(kāi)展過(guò)這項(xiàng)科研，據(jù)資料顯示，早在上世紀(jì)90年代，美國(guó)試驗(yàn)了一個(gè) F/A-18C戰(zhàn)斗機(jī)激光3D打印零件，但不久以后，這家架斗機(jī)的零件就出現(xiàn)了明顯裂痕，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到飛行要求，直到現(xiàn)在，美國(guó)也并未在該項(xiàng)技術(shù) 上獲得較大的技術(shù)突破。而解決強(qiáng)度和靜力疲勞問(wèn)題這個(gè)難題，卻被中國(guó)軍工人率先攻克。
北京航空航天大學(xué)航空材料專家王華明教授去年在中國(guó)科學(xué)院一個(gè)專題討論會(huì)上曾經(jīng)表示，中國(guó)現(xiàn)在僅需55天就可以“打印出”C-919客機(jī)的主風(fēng)擋整體窗框。王華明說(shuō)，歐洲一家飛機(jī)制造公司表示，他們生產(chǎn)同樣的東西至少要兩年，光做模具就要花200萬(wàn)美元。2012年1月18日，王華明教授主持的 “飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”項(xiàng)目獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。王華明認(rèn)為，中國(guó)大型3D打印技術(shù)已超過(guò)美國(guó)，因?yàn)樵S多美國(guó)同行只是用這門(mén)技術(shù)生產(chǎn)“小玩意”。
誠(chéng)然，中國(guó)的科技有很多地方仍然落后于美國(guó)，但只要我們一直秉持腳踏實(shí)地、刻苦攻關(guān)的科研精神，就沒(méi)有我們無(wú)法解決的難題，技術(shù)上，沒(méi)有誰(shuí)能夠永遠(yuǎn)領(lǐng)先，也沒(méi)有誰(shuí)會(huì)永遠(yuǎn)落后，強(qiáng)者自強(qiáng)!