3D打印钛合金部件 有效控制C919研制成本与周期

中国商飞北京民用飞机技术研究中心（北研中心）发展战略研究部高级工程师孙香云在接受《中国信息化周报》记者独家采访时介绍，北研中心是中国商飞重点建设的高层次海外人才创新创业基地，是开展民用飞机产业发展战略研究，背景型号总体论证，民机战略性、前瞻性、关键性和基础性技术研究机构。

孙香云重点向记者介绍了中国商飞在C919研制中对3D打印技术应用的探索与实践，以及该技术在航空领域的应用情况。目前，在航空领域，3D打印技术备受关注，波音、空客、GE都将其作为战略性技术进行攻克，并开展布局建设。中国商飞的高层领导非常具有战略眼光，高度重视3D打印技术，强调商飞一定要在这方面不断尝试推进。

商飞为什么要如此重视3D打印，孙香云认为原因有两个：一是像研制C919这种大型民用飞机，采用3D打印技术替代传统方式，从时间和成本角度考虑，可以有效解决产品的研制进度和周期等问题；二是3D打印技术可能给大飞机甚至是航空业带来本质性变革，从设计、生产到运营和维修的理念和模式，都会产生影响。

其实，早在2013年，就有媒体报道，国产大飞机C919长达3米的中央翼缘条就是用3D打印的钛合金结构件。西工大与中国商飞合作，应用激光立体成形技术解决了C919飞机钛合金结构件的制造问题。“激光立体成形制造成本与国外锻压制造成本差不多，最重要的是形成了具有自主知识产权的特色新技术。”西工大凝固技术国家重点实验室主任黄卫东在接受采访时说。

其实，除了3D打印中央翼缘条，C919还装载了28个3D打印钛合金零部件，分别应用在C919前机身和中后机身的登机门、服务门以及前后货舱门上。而这些零部件是由C919大飞机前机身和中后机身大部段主要生产商——中航工业洪都委托飞而康快速制造科技有限责任公司（简称飞而康科技）生产的。

成立于2012年8月的飞而康科技是航天航空和医疗机械行业的金属3D打印解决方案提供商，业务板块涵盖从原材料金属粉末制备、打印工艺，到后期性能改进、热处理以及机加工和检测的全流程，甚至可为客户提供一条龙建厂及提供技术支撑等方案。

当年空客公司实现3D打印标准化并将其纳入供应链，标志着3D打印真正进入到航空制造应用领域。而现在中国商飞在第一架商用大飞机C919上使用3D打印技术，也标志着在这一方面，我们并不落后于国外。

说到为什么会选择飞而康科技，公司董事长沈于蓝在接受《中国信息化周报》记者独家采访时表示，因为飞而康科技拥有强有力的技术团队，团队曾经服务于波音、GE等客户，因此商飞和飞而康科技，共同设定建立了3D打印适用于民航的体系要求，而后经过3年多的验证，飞而康的技术产品经过了各种性能指标的检测，最终积累了验证性能的数据库，数据结果表明飞而康科技的3D打印产品具备航空要求的可重复性和稳定性，能够上到民用飞机。所以飞而康科技承担了这些舱门零部件的3D打印生产。

沈于蓝介绍，2016年6月，飞而康科技应商飞公司要求，紧急启动了C919型飞机风扇进气入口构件的研制，该构件位于飞机发动机吊挂内，结构复杂，是重要的功能部件。飞而康科技采用基于SLM的3D打印技术，对风扇进气入口构件的这种钛合金薄壁结构开展了技术攻关。飞而康科技整个参研团队放弃休息，全情投入，经过不懈的努力在2个月时间内先后攻克了钛合金大型薄壁件常见的应力开裂和型面变形等问题，按时完成了产品交付。

沈于蓝也作为3D打印行业供应商代表被邀请到上海浦东国际机场现场见证了C919的首飞。对于C919成功首飞的感言，沈于蓝表示，这是国之大器，航空人梦想的商用大飞机在中国得以研制并成功首飞，对我国航空事业意义重大，这不仅标志着航空工业人士多年的心血得到了收获，也证明了国家要做好航空的决心，这对广大航空人来说也是个积极的信号。

对于接下来的任务安排，沈于蓝表示：“第一，我们会严格执行体系要求来生产C919的航空部件。第二，我们会继续协同商飞切入零件的设计优化和打印方案优化，旨为C919提供通过3D打印的零部件来实现减重的要求。另外，接下来我们公司也会考虑投入到次承力件的3D打印研发中去。”而对于未来一旦大量生产的情况，如何保证稳定、高质量的生产，沈于蓝表示，飞而康也都有布局安排，在现有3D打印机的基础上已经有年新增10台的规划，做更多配套，把产品产量和质量提升上去。

而对于3D打印技术的价值，除了已经安装在C919飞机上的构件，孙香云也向记者介绍了更多：在结构设计方面，在三维数模设计完成后用3D打印技术实现原型快速制造，以缩短结构设计验证周期；特别是对未来新奇构型飞机的探索工作中，采用3D打印技术可快速制造出新构型模型，快速地進行结构性能验证与修改，甚至进行吹风实验。从目前来看这也是非常可行、有效且低成本的方法。在制造环节，3D打印技术在模具制造、工装制造与修补等领域也有着广阔的应用前景；在客服领域，3D打印技术可在工业设计、紧缺件制造和维修等方面有所实践。

她认为，目前比较值得用3D打印技术制造的构件有两类：第一类是结构复杂的产品，对功能有特殊要求，传统制造方式不容易生产出来的；第二类是构件尺寸很大，而传统制造方法，如锻造和铸造所需的设备很少有的情况，“极端情况下，满足要求的大型锻造机全世界也没有几台，就算不计成本到那儿排队生产，研制周期也是等不起的。”在孙香云看来，对于民用飞机来讲，能够切实实现3D打印技术减重设计理念，一定是在解决了3D打印制造过程的稳定性及其质量监控手段有效保障的前提下。目前，这也是大家努力的方向。