3D打印技術(shù)在航天器制造中的應(yīng)用

張昱煜 秦緒國 閆月輝

（北京航天長征飛行器研究所，北京，100076）

3D打印技術(shù)在航天器制造中的應(yīng)用

張昱煜 秦緒國 閆月輝

（北京航天長征飛行器研究所，北京，100076）

本文從3D打印技術(shù)的基本概念和原理入手，總結(jié)分析了3D打印技術(shù)在航天器制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并從研發(fā)周期、研制成本、航天器性能、航天器修復(fù)等方面詳細(xì)總結(jié)分析了3D打印技術(shù)在航天器制造中的應(yīng)用優(yōu)勢，可以為相關(guān)研究人員提供參考。

3D打??；航天器

3 D打印技術(shù)自問世以來就引起了極大的關(guān)注，3D打印產(chǎn)業(yè)的增長速度也超過了人們的認(rèn)知，其帶來的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人們最初的預(yù)期。3D打印技術(shù)給制造業(yè)帶來的巨大變革毋庸置疑，尤其是航天器制造方面，3D打印技術(shù)已經(jīng)可以被應(yīng)用在零部件制造到整機(jī)制造各個方面，有效縮短航天器制造的周期，減少機(jī)械加工量，增加航天器壽命，是航空航天領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

1 3D打印技術(shù)概述

3D打印技術(shù)（又稱增材制造技術(shù)）是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)材料技術(shù)與數(shù)字制造技術(shù)的密切結(jié)合，目前已經(jīng)在航天器制造、模具制造以及汽車制造等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，3D打印產(chǎn)業(yè)也在各個領(lǐng)域中逐步站穩(wěn)腳跟，市場規(guī)模不斷擴(kuò)大[1]。隨著人們對3D打印技術(shù)理解的不斷深入，3D打印技術(shù)的內(nèi)涵也在不斷深化，其邊緣產(chǎn)業(yè)也得到了快速發(fā)展。

2 3D打印技術(shù)在航天器制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 政府和軍方大力支持，政策環(huán)境進(jìn)一步優(yōu)化

美國的3D打印技術(shù)目前處于國際領(lǐng)先地位，這與美國政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)的大力支持是分不開的，美國國家增材制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)（NAMII） 于2015年9月發(fā)布了新版的美國3D打印技術(shù)路線圖，對相關(guān)的重要領(lǐng)域進(jìn)行了規(guī)劃。我國近幾年來也大力支持3D打印技術(shù)與3D打印產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)將3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略層面，也對3D產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了整體計劃[2]。

2.2 3D打印應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，由零部件擴(kuò)大到整機(jī)

最初國內(nèi)外的相關(guān)機(jī)構(gòu)利用3D打印技術(shù)制造戰(zhàn)斗機(jī)、導(dǎo)航、衛(wèi)星等大型軍事航天器的零部件，逐步擴(kuò)展應(yīng)用到制造無人機(jī)、小衛(wèi)星等其他普通航天器零部件的過程中，到今天，3D打印技術(shù)已經(jīng)可以從制造各類航天器的零部件擴(kuò)展應(yīng)用到制造各類航天器的整機(jī)，充分顯示了3D打印技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景[3]。

3 3D打印技術(shù)在航天器制造中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 縮短新型航天器的研發(fā)周期

3D打印技術(shù)由于其特點，可以在航天器研制過程中不研發(fā)和制造相關(guān)零部件的模具，從而縮短一些金屬零部件的制造流程[4]。3D打印技術(shù)還具有非常靈活、高柔性等特點，使其適用于復(fù)雜零件的快速研制，從而進(jìn)一步提升新一代航天器的研制周期。

3.2 提高材料的利用率，降低制造成本

傳統(tǒng)的金屬材料制造方法來制造航天器的材料，容易導(dǎo)致原材料的使用率很低，延長研制周期的同時大大的提高了航天器的研制成本。金屬3D打印技術(shù)作為一種快速成型技術(shù)，材料的加工程序被簡潔化，整個材料的研制周期較傳統(tǒng)方法被大大縮減，從而大幅度提高了材料的使用率，通?？梢赃_(dá)到60%，降低了制造成本[5]。

3.3 優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，減輕重量，減少應(yīng)力集中，增加使用壽命

在3D打印技術(shù)出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的航天器制造方法已經(jīng)不能再進(jìn)一步優(yōu)化，不能進(jìn)一步降低航天器零部件材料的重量。3D打印技術(shù)可以優(yōu)化復(fù)雜零部件的結(jié)構(gòu)，在不降低性能的同時減輕航天器的重量。同時，3D打印技術(shù)使得零部件的結(jié)構(gòu)更加合理，各個零件承受的應(yīng)力也分布的更加均勻，從而可以減少對零部件的損耗，從而增加航天器的使用壽命。

3.4 零件的修復(fù)成形

受損航天器的修復(fù)技術(shù)也是航空航天領(lǐng)域中非常重要的技術(shù)之一，其關(guān)鍵技術(shù)是航天器零部件的修復(fù)技術(shù)，傳統(tǒng)的修復(fù)方法不能快速的找到零件受損處及受損原因，導(dǎo)致效率較低，且修復(fù)的效果一般不理想。金屬3D打印技術(shù)由于其快速成型的特點，對于航天器受損零件的修復(fù)和成型有著廣泛的應(yīng)用價值。

4 結(jié)束語

3D打印技術(shù)給航天器制造領(lǐng)域帶來的變革將不會停止，將會在更多的航天器制造和修復(fù)過程中扮演著重要的角色。隨著3D打印產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，3D打印技術(shù)也將會在其他領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，大放異彩。

（References）

[1]吳復(fù)堯, 劉黎明, 許沂, 等. 3D打印技術(shù)在國外航空航天領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)[J]. 飛航導(dǎo)彈, 2013(12)：10-15.

[2]陳少春, 王暉娟. NASA推進(jìn)3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù), 2014(2)：114-114.

[3]郭朝邦, 胡麗榮, 胡冬冬,等. 3D打印技術(shù)及其軍事應(yīng)用發(fā)展動態(tài)[J]. 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù), 2013, 6(6)：1-4.

[4]劉銘, 張坤, 樊振中. 3D打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 裝備制造技術(shù), 2013(12)：232-235.

[5]蘭天. 3D打印技術(shù)應(yīng)用的意義[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì), 2014(2)：106.

上接P64頁

在信號系統(tǒng)和反饋系統(tǒng)的實際判斷過程中，將它們的瞬間變化的值作為參考，來比較逆變電路下各個期間之間的功率變化，將整體的功率運營控制在合理的范圍內(nèi)，是實際的輸出能跟著指令走，達(dá)到自己所期望值，適應(yīng)暫態(tài)質(zhì)量問題出現(xiàn)時的電壓瞬間變化問題。時代發(fā)展而產(chǎn)生的負(fù)面影響。因為暫態(tài)電能的巨大風(fēng)險性，如何更好的解決其檢測和控制的問題，成為亟待解決的難題。本文就檢測環(huán)節(jié)和控制策略提出了一系列有力的建議,希望能更好地解決暫態(tài)電能質(zhì)量的問題，促進(jìn)國家更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)（References）

4 結(jié)束語

綜上所述，暫態(tài)電能是當(dāng)下電能企業(yè)發(fā)展為適應(yīng)

[1]房國志.暫態(tài)電能質(zhì)量檢測方法的研究與實現(xiàn)[D].哈爾濱理工大學(xué), 2013.

[2]郭知非.暫態(tài)電能質(zhì)量檢測方法研究[D].湖南大學(xué), 2012.

[3]劉奇.暫態(tài)電能質(zhì)量實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)壓縮方法的研究[D].重慶大學(xué), 2012.

張昱煜（1979-）男，湖南澧縣，碩士研究生，高工，研究方向：飛行器設(shè)計。