我国航空航天高端制造的利器：送粉式金属3D打印装备

△南极熊配图：同轴送粉金属3D打印演示，适合制造大尺寸金属零部件

作为工业界皇冠上的璀璨明珠，航空航天制造领域集成了一个国家所有的高精尖技术，是国家战略计划得以实施，政治形势得以展现的后援保障领域。而金属3D技术作为一项全新的制造技术，在我国航空航天领域的应用优势突出，服务效益明显，主要体现在以下几个方面：
①缩短新型航空航天装备的研发周期；
②提高材料的利用率，节约昂贵的战略材料，降低制造成本；
③优化零件结构，减轻重量，减少应力集中，增加使用寿命 ；
④零件的修复成形；
⑤与传统制造技术相配合，互通互补。

南极熊了解到，南京中科煜宸研制的LDM2500同轴送粉金属3D打印装备，已经成为我国航空航天高端制造的利器。


LDM2500主要参数：
成型尺寸：2500mm×2000mm×2000mm
激光器功率：2000W-10000W
适用材料：钛合金、铝合金、镍基合金、铁基合金、不锈钢、铜合金、低合金钢等
应用范围：主要应用于航空航天领域中大型零件的增材制造
△同轴送粉金属3D打印技术原理：金属粉末由加工头送到基板上，激光束照射金属粉末，熔化粉末并堆积成型。激光器产生的激光通过光纤传导到加工头；送粉器通过氩气将粉末载送到加工头，与激光的聚焦点重合；数控机床带动加工头运动，打印出当前层，层层叠加，直至整个零件成型结束。为防止金属在成形的过程中氧化，设备安放在填充惰性气体的密封箱体中，使激光成型过程中的金属不被氧化。 

LDM2500采用高功率激光熔融金属粉末，按照预设轨迹逐层沉积，最终形成金属零件。针对高活性金属材料，如钛合金、铝合金等，设备采用整体密封结构，并配置气体循环净化系统，严格控制加工室的氧含量小于50ppm和水含量小于50ppm，防止材料氧化，保证化学成分和机械性能。采用紧密CNC数控系统，保证金属零件的尺寸和形位精度。分层工艺软件采用煜宸自主研发的RC-CAM，可实现自动化生产。


△煜宸增材制造装备健康安全管理软件:RC-Argus。为提升增材制造装备系统的稳定性和可靠性，有效提升加工精度和工件质量，融合三大智能化核心技术：智能感知的核心元器件综合信息采集技术、感知信息分析与故障诊断技术、设备故障预警与自保护技术。

LDM2500技术特点：

• 材料使用范围广，可使用不锈钢、钛、镍、铁基合金等金属粉末进行打印；
• 可进行激光熔覆和激光打印等多种加工工艺，真正实现一机多用；
• 粉末利用率高，可减少贵重金属粉末的消耗。
  

△核心器件——送粉器。送粉器采用中科煜宸自主研发的RC-PGF-D-2双料仓负压式送粉器，采用载气式送粉结构，可以实现长距离的粉末输送，是实施激光加工的辅助设备，可实现激光加工的同步送粉，能满足激光熔覆和激光快速成型工艺的要求。

△航空航天大尺寸金属零件——支架



△国产大飞机C919舱门


国内外同类技术对比 ：
（1）国外研究机构整体发展状况，目前国际上激光同步送粉增材制造技术都是以制备中小尺寸构件为主，在超大型整体构件制备方面尚未有成熟案例。
（2）国内研究机构整体发展状况 ，南京中科煜宸激光技术有限公司，已研制销售40多台套同轴送粉激光增材制造设备，填补多项国内空白（如：第一个五轴三联动、最大激光功率、最大成型尺寸），客户遍及航空航天、科研教育等重要行业。中科煜宸开发的高性能激光同步送粉增材制造装备采用具有自主知识产权的核心部件（如加工头、送粉器、软件等），研制出了系列化高性能智能化送粉器，可实现30米长距离稳定送粉；成功研发了3D打印设备健康管理软件，保证了3D打印装备更稳定、更健康、更智能。

总体上，我国大尺寸的金属3D打印装备技术已经达到国际先进水平，逐步达到我国战斗机、国产大飞机等高端制造的需求，成为航空航天高端制造的利器。