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4.24日是中國(guó)航天日，我們不免想到3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多。從長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭、天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器、新一代載人飛船到當(dāng)前的空間站建設(shè)，3D打印在這些最新的航天產(chǎn)品上都在發(fā)揮重要作用。順應(yīng)趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)金屬3D打印龍頭企業(yè)鉑力特深度參與多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)工程，持續(xù)開發(fā)多種新設(shè)備型號(hào)，在滿足國(guó)內(nèi)如火如荼的制造需求前提下，也促進(jìn)了我國(guó)的增材制造應(yīng)用水平的發(fā)展。

據(jù)3D打印技術(shù)參考了解，鉑力特深耕行業(yè)超20年，自主研制開發(fā)了激光選區(qū)熔化成形、激光立體成形、等系列金屬3D打印設(shè)備，其中航天領(lǐng)域?qū)Ｓ?D打印及修復(fù)裝備達(dá)9種，包括BLT-S310、BLT-S400、BLT-S450、BLT-S510、BLT-S600、BLT-S800、BLT-C400、BLT-C600、BLT-C1000。本期，我們將挑選其中的重點(diǎn)型號(hào)以及它們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的航天應(yīng)用進(jìn)行介紹。

“鉑”之重器 追光而舞

十激光BLT-S800

BLT-S800是鉑力特在航空航天領(lǐng)域的集大成之作，可配置6/8/10光三種多光方案，是自動(dòng)化、智能化的集大成之作。其中十激光配置的設(shè)備增產(chǎn)提效，助力大尺寸零件生產(chǎn)。更大的成形尺寸，更多的光束配置，全方位提升成熟設(shè)備的生產(chǎn)效率。

BLT-S800的成形尺寸突破至800mm×800mm×600mm，可更大程度上滿足大尺寸零件的成形要求，解決高端應(yīng)用領(lǐng)域大尺度異形空間曲面特征、多特征跨尺度結(jié)構(gòu)、鏤空網(wǎng)狀及空間連續(xù)拓?fù)浒j(luò)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一體化成形難題。此外，更大的成形尺寸也可實(shí)現(xiàn)中小尺寸零件的批量化生產(chǎn)。

多個(gè)高品質(zhì)光纖激光器聯(lián)動(dòng)協(xié)同打印，10光設(shè)備效率相較6光設(shè)備可提升30%以上，大幅提升打印效率。同時(shí)設(shè)備采用雙向鋪粉技術(shù)，減少單向鋪粉的無(wú)效時(shí)間，提升零件打印速度。在保證零件質(zhì)量的前提下，設(shè)備最高打印效率可達(dá)250cm3/h（與零件的形狀、尺寸、材料和參數(shù)有關(guān)，與設(shè)備激光數(shù)量有關(guān)）。如此高效率、大尺寸的3D打印裝備，是瞄準(zhǔn)了圓筒型航天零件的高效生產(chǎn)和批量生產(chǎn)需求。

六年磨礪 大有作為

BLT-S600

鉑力特充分調(diào)研航空、航天、發(fā)動(dòng)機(jī)等諸多領(lǐng)域應(yīng)用，結(jié)合自身數(shù)年的金屬增材研發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn)，在保持高精度、高效率打印的同時(shí)，突破尺寸極限。BLT-S600設(shè)備最大成形尺寸達(dá)600mm×600mm×600mm，可滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景零件尺寸需求，同BLT-S800一樣，可實(shí)現(xiàn)極復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一體化成形，尤其適合生產(chǎn)圓筒型航天零件。

鉑力特?fù)碛械亩喙馐唇蛹夹g(shù)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的應(yīng)用驗(yàn)證，對(duì)多種&多批次材料在不同成形區(qū)域內(nèi)進(jìn)行金相、尺寸精度、力學(xué)性能等全方位對(duì)比驗(yàn)證，海量的測(cè)試數(shù)據(jù)表明BLT-S600設(shè)備多光束搭接區(qū)域與非搭接區(qū)域產(chǎn)品質(zhì)量及性能一致。多批次零件測(cè)試結(jié)果顯示，零件精度、粗糙度、力學(xué)性能等均符合航空航天質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其中，零件成形精度可控制在0.2mm以內(nèi)，振鏡拼接精度可控制在±0.05mm以內(nèi)，零件表面粗糙度最低可達(dá)到Ra5，真正實(shí)現(xiàn)“用心精制”！

2019年8月，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司捷龍一號(hào)遙一火箭將千乘一號(hào)01星送入太空。千乘一號(hào)衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)是目前國(guó)際首個(gè)基于3D打印點(diǎn)陣材料的整星結(jié)構(gòu)，其尺寸超過(guò)500mm×500mm×500mm，由BLT-S600通過(guò)鋁合金增材制造技術(shù)一體化制備。千乘一號(hào)衛(wèi)星的運(yùn)行穩(wěn)定，標(biāo)志著用于航天器主承力結(jié)構(gòu)的3D打印三維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)技術(shù)成熟度達(dá)到九級(jí)，即實(shí)際系統(tǒng)成功完成使用任務(wù)。

突破極限 志存高遠(yuǎn)

BLT-S510

豐富大型的復(fù)雜零件一體化成型解決方案，面向中小型零件量產(chǎn)效率提升需求，BLT-S510具有500mm×500mm×1000mm的成形尺寸。自主研發(fā)的多振鏡控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多振鏡協(xié)同工作，特別是在控制重合區(qū)不同振鏡打印時(shí)邊界的搭接工藝方面取得巨大突破，搭接處成形尺寸誤差小，搭接處熔融質(zhì)量等同于或優(yōu)于單振鏡打印區(qū)的熔融質(zhì)量。打印過(guò)程中高效穩(wěn)定，為打印大型零件提供了有效的保障。

設(shè)備自主研發(fā)質(zhì)量追溯系統(tǒng)，包含高清攝像機(jī)、傳感器、光柵尺、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等，實(shí)現(xiàn)打印過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄，保證零件打印過(guò)程全程可追溯。設(shè)備頂部安裝高清攝像機(jī)，會(huì)對(duì)每一層的打印狀態(tài)及鋪粉狀態(tài)進(jìn)行拍照并保存，通過(guò)觀察已保存的照片可以對(duì)該零件所有打印層狀態(tài)進(jìn)行檢查，可在打印過(guò)程中識(shí)別孔隙缺陷、裂紋缺陷、吹風(fēng)缺陷、打印缺陷等多種缺陷，有效保證設(shè)備高產(chǎn)值高成品率，為設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

BLT-S510特別適合生產(chǎn)長(zhǎng)軸類航天零件生產(chǎn)，鉑力特使用該設(shè)備協(xié)助了中國(guó)航天科工集團(tuán)三院三十一所關(guān)于水下傳遞火炬的研發(fā)和制作工作。高度807mm的火炬外飄帶使用BLT-S510四光設(shè)備，充分利用設(shè)備光路和打印幅面，僅用四天便將10套外飄帶打印完成。

先行一步 瞄準(zhǔn)未來(lái)

BLT-S450

BLT-S450系列設(shè)備可選配單激光、雙激光和四激光三種激光器配置，滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域使用者對(duì)設(shè)備成形效率的需求，且激光數(shù)量的變化并不影響整機(jī)外形，后期可單獨(dú)升級(jí)；設(shè)備可選配多種尺寸加工幅面，最大成形尺寸可達(dá)450mm×450mm×500mm，滿足不同尺寸零件加工及高效率批產(chǎn)需求。

此外，BLT-S450系列設(shè)備在打印同種材料條件下，可定制多種針對(duì)不同零件特征和不同關(guān)鍵質(zhì)量目標(biāo)（如：表面粗糙度，致密度和成形效率等）的工藝參數(shù)。

批量生產(chǎn) “智”造升級(jí)

BLT-S400

升級(jí)后的BLT-S400完成了從雙激光到三激光的轉(zhuǎn)換，相比雙光設(shè)備，生產(chǎn)效率提升34%，目前已累計(jì)運(yùn)行超3萬(wàn)小時(shí)。三激光BLT-S400對(duì)提高批量化生產(chǎn)水平，大有裨益。

BLT-S400設(shè)備使用頂部落粉方式，配合雙向鋪粉模式。該模式可以減少設(shè)備工作時(shí)間中鋪粉時(shí)間的占比，盡量將設(shè)備工作時(shí)間全部用于激光成形。此次AIRSHOW CHINA展會(huì)上展出的升級(jí)版BLT-S400設(shè)備采用三激光配置，更貼合長(zhǎng)方形打印幅面，打印效率較BLT-S400雙激光設(shè)備大幅提升。

這臺(tái)設(shè)備特別適合航天小尺寸零件的高效生產(chǎn)和批量生產(chǎn)，星眾空間出品的“靈巧號(hào)”太空實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星以及藍(lán)箭航天“天鵲”80噸液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，就是由BLT-S400打印的。

引領(lǐng)行業(yè) 全能旗艦

BLT-S310

BLT-S310是鉑力特中型尺寸的旗艦機(jī)型，主要應(yīng)用在航空、航天、發(fā)動(dòng)機(jī)、醫(yī)療、汽車、電子、模具、科研院所等領(lǐng)域；是空客認(rèn)證過(guò)的主力機(jī)型，多次遠(yuǎn)銷海外。

BLT-S310經(jīng)過(guò)多批次迭代，技術(shù)成熟穩(wěn)定，先進(jìn)的流場(chǎng)設(shè)計(jì)使成形質(zhì)量大幅提升。該設(shè)備的雙向智能鋪粉功能，在效率提高60%的同時(shí)智能化節(jié)粉。氧傳感器冗余設(shè)置多層防護(hù)，可使關(guān)鍵參數(shù)不失真；反吹過(guò)濾系統(tǒng)可使濾芯壽命延長(zhǎng)至1500H。

BLT-S310上搭載的智能模塊可以保證故障分級(jí)自診斷、實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)、打印全程可追溯、UPS電源斷電可繼續(xù)打印。同時(shí)還有精細(xì)光斑配置方案、BLT-MES系統(tǒng)、三維重建功能、永久型過(guò)濾系統(tǒng)、自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)嫁接等選配模塊，客戶可以根據(jù)需求選擇相關(guān)模塊進(jìn)行配置。在這些技術(shù)的加持下，BLT-S310成為目前應(yīng)用場(chǎng)景最廣泛的旗艦機(jī)型，可用于航天零件的研制和生產(chǎn)。

這臺(tái)設(shè)備的典型案例是制造了長(zhǎng)征五號(hào)搭載的世界首個(gè)基于金屬3D打印技術(shù)的立方星部署器，該案例體現(xiàn)了采用3D打印技術(shù)加工微納衛(wèi)星部組件在批產(chǎn)化方面的重要潛力。此外，該打印機(jī)還為藍(lán)箭航天3D打印了“天鵲”80噸液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器身部，該零件內(nèi)有數(shù)十個(gè)冷卻通道，最小特征尺寸精度達(dá)±0.05mm，金屬3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體成形，大大縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)裝配周期，集成化設(shè)計(jì)還可有效減少了零組件數(shù)量，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用維護(hù)性。

從能夠用于航空航天領(lǐng)域零件3D打印的裝備種類來(lái)說(shuō)，鉑力特航天專用裝備型號(hào)多達(dá)9種，這無(wú)疑在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先地位；從粉末床激光增材制造技術(shù)的發(fā)展水平來(lái)說(shuō)，目前國(guó)際上趨向于更大尺寸、更多激光方向發(fā)展，鉑力特開發(fā)的8/10激光金屬3D打印機(jī)能夠穩(wěn)定生產(chǎn)超過(guò)三萬(wàn)小時(shí)，代表著公司技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

憑借多年專業(yè)積累和工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，公司對(duì)加工單位最重視的設(shè)備可靠性、成熟度、智能化、打印效率等問(wèn)題的逐一解決，使金屬3D打印技術(shù)真正能夠落地應(yīng)用，尤其能夠應(yīng)用于中國(guó)航空航天領(lǐng)域，并成為該領(lǐng)域最重要的服務(wù)供應(yīng)商。

時(shí)值中國(guó)航天日，隨著中國(guó)空間站的建設(shè)以及未來(lái)深空探測(cè)任務(wù)的發(fā)展，相信中國(guó)航天對(duì)這一先進(jìn)制造技術(shù)的使用會(huì)更為開放。屆時(shí)，猶如BLT-510、BLT-S600、BLT-S800這些大尺寸、多激光、應(yīng)用最多的航空航天專用3D打印機(jī)將會(huì)帶來(lái)更多令人驚喜的航天應(yīng)用。

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