中国航天报：“打印”出来的发动机奇迹——31所增材制造发展侧记
时间：2023-12-28 09:11 来源：中国航天报 作者：admin 阅读：次
一米余长的专用存放箱里，银白色的发动机零部件浑然一体，看不到丝毫焊缝的痕迹，几乎可以用“完美”来形容。这是31所增材制造技术的应用成果，它更为人熟知的名字是3D打印技术，即采用粉末材料逐渐累加的方法来制造实体零件。2012年，31所抢抓先机，紧跟国际先进制造业发展态势，规划布局增材制造专业发展。11年过去，该所依托于技术创新，在发动机制造上屡屡取得突破，增材制造应用水平已经位居全国领先行列，“打印”出一片令人惊叹的工艺振兴景象。
型号需求牵引技术进步
喷油支板是发动机燃油系统中的关键零件之一，内部分布着复杂的流道。燃油在输送至喷油支板时，首先经过流道冷却壁面，再喷出参与发动机燃烧。这个不足手掌大小的零件，过去却是生产的“老大难”：内部流道的加工难以一步到位，工艺人员需要先在两端打出穿丝孔，通过线切割切出流道，再进一步焊接。这种方式非但费时费力，还极易在打孔时出现错串，导致产品报废。
而现在，产品加工周期缩短80%，生产成本降低60%，合格率也有了显著提升。流道形状不再受到限制，可以按需制造成弯斜样式，以实现更好的冷却效果。这些变化，都是由增材制造技术创造的“奇迹”。
“奇迹”的诞生并非一帆风顺。增材制造技术引入之初，发展尚不成熟。对于31所而言，这一新兴技术非但不是“天降神兵”，反而意味着重重挑战。
“我们使用设备加工零部件时，一般会有相关说明书以供查阅，即便遇到问题也可以咨询设备商。但刚刚引入增材制造技术的时候，很多问题连厂家也没遇到过，只能依靠我们自己在试验中不断总结经验。”增材制造中心马主任回忆道。
面对技术关卡，是就此停滞，还是敢为人先？经过不断尝试，31所不仅成功找到最优方案，弥补了裂纹变形、融合不良等过去存在的缺陷，还通过实践增长了经验和创意，引领增材制造技术向大型零部件制造进发。
如今，增材制造中心以型号需求为牵引，围绕航天发动机零部件制造难题，突破了多项关键技术，实现百余种复杂结构零部件增材制造成形。
建成完整的产业链
迈过最为困难的起步阶段，增材制造技术应用在31所逐渐呈现如火如荼之势。
“所里一直有一个讲法，叫‘两头在内，中间在外，关键在手’。设计和总装在所内完成，中间的部件可以在外面生产制造，但是关键技术要把握在手里。”马主任介绍道，发动机的零部件繁杂，重要的是在产业供应链的管理上，必须具备一定的生产能力。
2021年，31所开始布局产线，推动增材制造自主生产。成立增材制造中心，主要负责匹配研制；积极与地方政府合作，建立示范线来探索批量生产。由此，31所基本形成一条完整的增材制造产业链，实现全流程快速集成制造能力建设。
“在这个过程中，国家给我们提供了非常大的支持，为提升国产化程度解决了‘临门一脚’。”马主任历数道，2019年至今，增材制造中心牵头承担多项国家级课题，作为主要参研单位参与各级重点研发计划等十余项项目。
在国家大力助推下，增材制造技术迎来高速发展。泸州产线在2021年下半年开始投产，今年已经进入满负荷生产；苏州厂房已启动建造，产线预计在明年年底投入运营。
“趴”在车间，叫都叫不走
推动技术持续进步的过程中，人才的培养至关重要。在增材制造中心，一批懂技术、爱钻研的年轻骨干已经成长起来，用勤奋和热爱践行着航天精神。
32岁的张组长从2019年开始接触增材制造技术。当时，相关的教程资料尚不完备，他便利用每天晚上的空余时间自己琢磨：软件里面有哪些支撑参数？分别起到什么作用？编辑之后会生成怎样的结构？
从零开始，他在试错中摸索前进。几个月下来，他基本掌握了软件上的所有命令。
“我那时候每周都会跟马主任沟通学习进度，我们对新技术都很痴迷。”张组长笑道。这份痴迷的劲头体现在增材制造中心每个人身上，泸州产业园区负责人曾这样感叹：“你们31所过来出差的人一个个都爱‘趴’在车间，叫都叫不走。”正是由于这份痴迷，团队参加今年国家级增材制造技能大赛的4人全部获得名次，其中张组长更是获得一等奖，将被授予全国技术能手称号。借助职业技能竞赛平台，以赛促学、以赛促训，团队成员在实践工作中不断打磨技艺，面向先进动力制造的应用型技能人才队伍已初具规模。看似轻松“打印”出来的发动机奇迹，实则由航天人的创新、敢为和奋斗编织而成，增材制造这一新兴技术在航天领域被激发出无限魅力。
来源：中国航天报、中国航天科工三院31所
(责任编辑：admin)
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