近年来3D打印技术为人们所熟悉，它又被称为“快速成型技术”或“增材制造技术”，诞生于上世纪80年代末，主要是以数字模型文件为基础，通过材料叠层添加构造三维物体的变革性、数字化增材制造技术。并逐渐成为一种新兴的制造方式，很多国家，包括美国、德国等都高度重视并积极推广应用该技术。德国西门子公司近日完成了涡轮叶片的3D打印，并将此叶片安装在发动机中进行了满负荷运转试验，由于叶片工艺复杂、加工精度要求高、制造难，价格昂贵，这次用3D打印叶片标志着3D打印制造的技术实现了又一次重大突破。
西门子此次制造的叶片是通过在CAD中分层构建模型，然后分层制作再进行组合，完成零件的制造。材料使用的是多晶镍合金的粉末，这种材料能够耐高温高压，承受旋转时产生的巨大离心力。在试验中，转速高达1.3万转/分钟，时速高达1600千米，温度超过一千度，叶片上所承受的离心力超过10吨。
在航空发动机中叶片的加工工作量约占整个加工工作量的30%一40%。发动机叶片结构复杂，叶片型面为空间列表曲面。叶片在工作中要承受复杂应力和微震动，这样对叶片材料、机械加工工艺、热处理及表面喷涂工艺都有极高的质量要求。加上航空发动机研制过程中为了满足设计要求，叶片的设计改动比较频繁，这对叶片的加工工艺和加工进度提出了特殊要求。而叶片加工的周期和质量直接影响到航空发动机的研制周期。
据西方资料使用3D打印技术生产航空发动机将有望降低50%的制造成本，并大幅缩短生产和交付时间。过去通过传统工艺研制涡轮叶片的样件需要3年的时间，而如果采用了3D打印技术则仅需短短9周，和过去相比为整个供应链节约了70%的时间。
与传统工艺模式不同，3D打印技术集概念设计、技术验证与生产制造于一体。这必将极大缩小航空产品从“概念”到“定形”的时间差，从而加快航空产品的更新周期。传统的航空产品生产中，很多产品通过切割、机械加工等工序，除去多余部分形成零部件，然后被拼装、焊接成产品。这一过程中，将有90%的原材料被浪费掉；与传统工艺不同3D打印技术的航空产品的生产过程中，可直接根据计算机图形数据通过层层增加材料的方法“打印”出航空产品，按需取材，整个生产过程几乎没有浪费。
据了解，深圳某科技有限公司已经将高精度光固化3D打印技术应用到复杂空心叶片铸型的制造工艺中，可控制数百万紫外光束同时成型，并保证成型精度达20微米级别，有望为发动机定向/单晶叶片生产用陶瓷铸型一体化成型提供创新之路。现在我国在航空发动机叶片制造技术领域既面临着难得的机遇，也承受着巨大的挑战。而将金属3D打印技术引入航空发动机零部件制造领域，可响应快速制造需求，对提升我国发动机设计与制造能力具有重要意义，有望解决战机心脏病这一老大难问题。
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