激光增材制造技术在航天构件整体化轻量化制造中的应用现状与展望

激光增材制造技术具有制造精度高、表面质量好以及能够实现悬空、复杂内腔和型面等复杂构件的整体制造等特点,是满足航天领域中复杂薄壁精密构件高精度、高性能制造的理想制造方法。并且,激光增材制造技术对于结构设计的约束较小,可以实现质量分配更为合理的结构设计。同时,激光增材制造技术可以将多个部件焊接/铆接组成零件进行整体制造,大幅减少零件中部件数量。采用激光增材制造工艺可以有效地实现航天构件的整体化、轻量化制造。本文针对国外激光增材制造技术在航天领域中整体化、轻量化制造的应用现状和技术发展的现状进行了分析与展望。     

复合固体推进剂增材制造技术研究进展

将具有颠覆性的增材制造技术(3D打印技术)应用于复合固体推进剂领域,相比于传统设计和生产工艺,增材制造技术不受装药芯模限制,可设计生产出药型结构复杂、推力可变的药柱,能够大幅缩短工艺周期,提高生产效率和安全性,并有望实现一体化打印成型。综述了国内外增材制造用复合固体推进剂配方设计及药柱性能、增材制造工艺、增材制造系统方面的研究进展。由于复合固体推进剂药浆的粘性和含能特点,目前大部分研究聚焦在材料挤出成型工艺改进及其相应的复合固体推进剂配方调试、打印药柱的性能提升方面。亟需解决大型复杂药柱配方设计、固化时间长、药柱易变形等一系列问题,以实现复合固体推进剂增材制造工程化应用。     

安加拉及联盟号火箭发动机将采用增材制造技术

正据俄塔斯社2018年2月27日报道,俄国家航天集团近日称,增材制造技术将用于安加拉系列、联盟号5、联盟号2等火箭的液体发动机制造。化学自动装置设计局(动力机械科研生产联合体的下属企业)近日成功完成了使用增材制造技术制造的联盟号2.1b火箭14D23发动机燃烧室的热试车,验证了在液体火箭发动机中使用增材制造技术的可行性。根据化学自动     

面向3D打印的设计制造一体化探索

紧密围绕航天结构未来发展需求，以增材制造复杂产品研发为研究对象，对实现设计制造一体化的技术路线和关键技术进行分析。把设计、仿真和制造有机统一起来，把工艺设计纳入结构设计流程，通过仿真驱动设计来提高产品质量、降低制造成本。研究成果可应用于航天领域增材制造产品研发，对传统设计制造模式向智能制造转型具有积极探索意义。     

增材制造标准体系建设探讨

针对增材制造标准缺失、滞后、系统性不足的问题严重制约了增材制造的产业化发展的现状,文章介绍了我国增材制造标准体系建设的构建思路、原则、目标与困难,以期更好地服务我国增材制造标准体系建设和应用工作。     

航天先进轻合金材料及成形技术研究综述

轻合金是现代航天装备轻量化首选材料,高性能轻合金构件制造能力决定了我国航天装备的功能水平与竞争力。为推动先进轻合金材料及成形技术在航天领域的应用,对高性能轻合金材料、铸造、钣金成形、增材制造等技术领域在基础理论、工艺开发、装备研制、工程应用等方面的发展现状进行了梳理,提出了高强耐热铸造镁合金材料、高性能钛铝合金材料、高性能镁合金熔模精密铸造、数字化铸造、旋压成形、超塑成形、钛/铝合金电弧熔丝增材制造等相关技术的后续发展方向。     

增材制造技术在液体火箭发动机应用述评

美国普惠洛克达因公司、NASA、太空探索技术公司(Space X)、蓝色起源公司、Rocket Lab公司、空客防务与航天公司及西安航天发动机有限公司等国内外航天企业和科研机构将增材制造技术广泛应用于液体火箭发动机,对其产品、成形工艺、技术路线及发展趋势做了较详尽的介绍。分析了国外增材制造液体火箭发动机关键零部件工程应用和发展思路对我国的启示,并提出了展望。     

面向空间光学遥感器的增材制造技术的发展与应用

增材制造是一项变革性的数字化制造技术,能够实现新型复杂设计的实体制造,已在航空航天领域得到了广泛应用。针对空间光学遥感器的轻量化、高效率、低成本以及快速制造的发展需求,文章通过对增材制造技术在国际空间光学遥感领域的应用研究现状的调研,分析了增材制造技术应用于空间光学遥感器的技术优势。该内容对推动航天先进制造技术的快速发展,加快空间装备的更新换代具有参考价值。     

增材制造技术在航天制造领域的应用及发展

<正>近年来,随着美国振兴制造业计划和美军技术发展战略的提出,以及太空零重力3D打印机的发射成功,增材制造技术(即3D打印技术)引起各国各领域的高度重视。英国《经济学人报》甚至把增材制造技术提高到推动第三次工业革命的高度。经过近30年的发展,增材制造技术已经从研发转向产业化应用,并正在与信息网络技术深度融合。目前在航空航天、电子、模具、消费品等多行业获得成功应用,其中航空航天领域是其最大的应用领域。航天产品研制生产周期长,且结构精密复杂、多品种、小批量。采用增材制造技术可降     

美国在轨制造技术发展现状及启示

介绍了美国空间焊接、空间增材制造等技术的发展情况,总结了美国在相关领域的研究热点,包括新型的空间在轨焊接方法、下一代多功能3D打印系统、增材制造实现空间大型结构在轨制造技术等,论述了美国在轨制造技术发展对我国在轨制造技术研究的几点启示。研究结果可为我国在轨制造技术未来研发决策布局提供参考。     

CMT增材制造工艺对5356铝合金熔敷层组织及力学性能的影响

采用冷金属过渡(CMT)电弧增材方法,以5356铝合金焊丝为试验对象,研究了送丝速度与焊接速度对5356铝合金电弧增材制造成形的影响,并分析了熔覆层微观组织特性和增材试样的力学性能。结果表明:送丝速度和焊接速度是电弧增材制造尺寸精度的重要影响因素;熔覆层微观组织可分为3个区域。不同焊接速度下,增材试样的力学性能均超过焊丝拉伸强度标准值,抗拉强度平均值达到274.7 MPa。     

一种面向增材制造技术的桁架式支架结构设计方法

针对卫星结构轻量化设计需求,综合应用拓扑优化方法和增材制造技术在结构设计和加工方面的优势,提出一种面向增材制造的桁架式支架结构设计方法。首先,考虑增材制造加工工艺约束,应用拓扑优化方法在结构可行设计空间中寻找最佳传力路径,以此为基础抽象出相对应的桁架结构;然后,应用尺寸优化方法,设计最优的桁架杆件截面尺寸;最后,综合考虑最优杆件尺寸和结构加工/使用约束,进行几何重构,获得可供增材制造的结构设计方案。将方法应用于某卫星敏感器支架结构设计,得到一种相对传统构型减重35.4%的轻量化设计方案。经详细力学分析验证,在使用与传统构型支架相同材料参数和载荷工况下,新型支架基频提高34.3%,安全裕度提高13.0%,同时动态响应系数降低7.3%,验证了方法在结构设计方面的可行性,为同类结构的轻量化设计提供了有益参考。     

美国3D系统公司获得生产快且便宜的金属和陶瓷制造工艺

<正>据中国国防科技信息网2013年8月6日消息,通过3D打印和增材制造生产金属零件的能力使许多人感到惊奇。使用增材或直接制造方式生产最终零件(并非模型或原型)正在多个行业增长。人们可用金属材料(如钛、钴铬合金等)制造病人专用的医疗和牙科植入物,与传统方式相比,这种方法更快且更便宜。目前,     

NASA对3D打印的火箭发动机燃烧室进行点火试验

正NASA官网报道,NASA正在"低成本上面级发动机"项目下推动增材制造技术的发展,利用增材制造技术大幅降低火箭发动机制造的周期和成本。近期,NASA在马歇尔航天飞行中心成功对3D打印的火箭发动机燃烧室进行了一系列点火试验。上述燃烧室是由铜合金内壁和镍合金外壁两部分组成。此前,马歇尔航天飞行中心已经利用选择     

报告：太空3D打印短期难成气候

美国国家研究委员会（NRC）航空航天工程委员会7月18日发表报告,称眼下正在走红的3D打印技术短期内可能并不会引发一场太空制造革命。这项技术又称增材制造。报告称,增材制造技术的具体效益和潜在应用范围尚未得到确定,其近期能力被明显夸大。不过,虽对这项技术态度谨慎,但报告仍认为3D打印有朝一日确实可能会使航天设备设计发生革命。     

熔滴过渡模式及丝材对电弧增材制造 Al⁃6.3 Cu合金气孔含量的影响

高强铝合金(Al-6.3Cu)电弧增材制造技术在航天领域具有广泛的应用前景。以电弧增材单壁墙结构为对象,采用气孔面积统计分析的方法,研究了熔滴过渡模式及不同厂家丝材表面质量对成形的Al-6.3Cu铝合金气孔尺寸、数量的影响规律。结果表明,Advanced CMT+P熔滴过渡模式因熔池尺寸小、焊丝与已沉积层表面阴极雾化去除氧化膜充分、熔池搅拌作用强等原因,成形的单壁墙内部气孔较少;丝材表面粗糙度对成形气孔有一定影响,表面粗糙度越高,气孔含量越高。     

航天器典型薄壁件精密加工技术研究

针对航天器典型薄壁件的加工变形问题,结合金属切削理论,从增刚度工艺设计、小应力装卡、小切削力加工等方面,对薄壁零件的精密加工技术进行了深入研究。精密加工实践证明,可以利用工艺手段增加制造过程中的零件刚度,减小加工变形,实现薄壁零件的精密加工。     

航天智能制造的思考与展望

从宇航制造面临的形势出发,分析了工业4.0中提出的智能制造理念和方法,提出了航天制造技术的发展方向,进而对航天智能制造总体规划进行了阐述,提出了CAST制造的概念,阐述了航天产业云制造、基于数据分析的自动化、基于智能化的制造服务和基于制造模式的转型发展的具体内容和实践,进而提出了利用天地一体化网络实现在轨加工与装配、空间增材制造的空间智能制造设想。     

复合固体推进剂直写式3D打印工艺及其性能

开展了高固含量含能材料——复合固体推进剂的增材制造技术研究,开发出气动直写式增材制造打印系统,研制了相应的光固化三组元推进剂配方。同时,通过感度测试表明该光固化推进剂配方与普通热固化三组元配方危险等级相当,可以实现较安全打印。通过打印工艺参数的调节等大量试验研究,确定了打印头直径为1.5～2 mm,打印头直径越大精度越低,并获得了不同形状固含量75%和80%的推进剂药柱,进一步热固化后测试其抗拉强度分别为0.68、0.61 MPa,最大伸长率为31%、30%,密度为1.60、1.63 g/cm~3,6.68 MPa下的静态燃速为5.10、8.81 mm/s。随后,采用固含量80%的推进剂配方打印了?127 mm试验发动机药柱,成功实现地面点火,测得发动机的平均动态燃速为r=9.034 mm/s,平均压强为p_(tb)=6.112 MPa。     

天线一体化馈源杯体电弧增材制造探讨

目前论证的天线一体化馈源杯体最大轮廓为0.4 m×3.2 m×4 m,要做到超宽超厚的铝合金结构件需通过专门定制毛坯材料.这种非货架材料制备需改造材料制造设备,导致材料生产周期长、材料成本高,这些制约了航天超大尺寸一体化馈源结构件的制造.为实现超大毛坯的制造目的,文章通过电弧增材制造毛坯的工艺方法,得到了满意的试验结果.研究结果表明,采用连续短直线成形路径,且将起、熄点置于零件外侧的成形方法,可获得成形良好、无肉眼可见缺陷的零件,为超大毛坯制造提供了一种新的思路.