http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-06-06
中国鹰钛合金部件，3D打印的
把粉末状的原材料放进打印机，在激光的魔力作用下，你便能获得你想要的——从玩具、模型、文物赝品、汽车部件，直到人体器官。这梦幻的一幕，便是风靡全球、被英国《经济学人》认为“将推动实现第三次工业革命”的3D打印技术。
人们普遍认为，美国引领着这场工业革命。而近期，从中国曝光的几则消息，却令世人大吃一惊。
把这些消息综合起来，证实了一个事实——中国已经成为目前世界上唯一掌握激光成型钛合金大型主承力构件制造技术、并付诸实际应用的国家。
凭借着钛合金3D打印技术，中国在航空材料领域，第一次走到了世界先进水平的前列。
中国尖端战机“井喷”的一大功臣
近日，在中国北京国际科技产业博览会上，中航工业与北京航空航天大学联合展示了获得2012年度“国家技术发明奖一等奖”的飞机钛合金大型整体关键构件激光成型技术，以及通过其生产出的一个5平方米钛合金加强框。
据外媒报道，3D打印技术正在被大面积用于中国正在研发中的首款航母舰载机歼-15、多用途战机歼-16、第五代重型战斗机歼-20、第五代中型战斗机歼-31，以及商飞的民用大飞机C919上。
据央视新闻频道报道，歼-15总设计师孙聪在两会期间透露，钛合金和M100钢的3D打印技术，已被广泛用于歼-15的主承力部分，包括整个前起落架。
西北工业大学材料学院教授黄卫东的团队，曾制造出一根3米长的钛合金构件，作为C919机翼的重要部件。据他透露，中国发展能替代传统复杂制造工艺的3D打印技术，已有将近20年了。
其实，目前我国已具备了使用激光成型超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力。
3D打印技术的应用，大大加速了国产尖端战机的研发进度。依托激光钛合金成型造价低、速度快的特点，沈阳飞机工业集团在一年之内连续组装出歼-15、歼-16、歼-31等多型战斗机，并进行试飞。
最大好处是令战机性能获得巨大提升
质量轻、强度高、耐高温的钛合金，是军用飞机的关键材料。然而，钛合金昂贵的价格与特殊的材料属性，导致使用传统锻造技术造出的零件，最大尺寸也不超过4.5平方米。
据沈阳飞机设计研究所副总设计师王向明介绍，钛合金要40万到50万元一吨，而传统工艺的材料利用率不到10%，如美国F-22战机的铸造钛合金主承力部件，95%的原料都会被作为废料切掉。“另外钛合金很粘，加工的时间又长又费钱。”
而激光钛合金成型技术，完全解决了难题。“加工1吨钛合金复杂构件，传统工艺的成本大约2500万元，而用激光3D快速成型技术仅130万元左右。”加之不需要制造专用的模具，原本相当于材料成本一到两倍的加工费用，现在只需原来的10%。
除了省时省钱，更重要的是，通过3D打印，结构复杂、特殊的钛合金构件可以一体成型，而无需一个个锻造出来再焊接在一起，大大提高了机身强度。
特别“给力”的是——据专家估计，F-22的钛合金锻件，如果使用中国的3D打印技术制造，在强度相当的情况下，重量最多可以减少40%。这将大大提高战机的推重比，令战机性能获得巨大提升。
因此在理论上，中国现有的涡扇发动机，如果用在广泛应用3D打印技术生产的歼-20等第五代战机上，与F-22的推重比差距不会太大。这样一来，我国相对落后的发动机技术，就不会过于“拖后腿”了。
[新华网-钱江晚报]
3D打印或改变未来战场模样
据中国之声《新闻晚高峰》报道，美国一家公司前不久利用3D打印技术，成功地打造出AR-15半自动步枪的弹匣和其它部件。新近，这家公司又宣布，首款名为“解放者”的3D打印手枪试射成功。
如此“科幻”的3D打印技术，不免带给世人巨大的遐想空间——它将把未来的战场变成何等模样？
“有了3D打印技术，只要知道武器构件的结构和材质，无论多复杂，都可以做出来，而且成本还很低，制造装备就变得异常容易。”
军事科学院研究员杜文龙大校认为，这显然将使武器的价格下降和生产速度大大加快，尤其会使尖端武器“白菜化”，使一些原本为大国、强国垄断的武器生产能力，扩散到小国、发展中国家或某些集团手里。当然，这对于恐怖分子，显然是个好消息。
在未来信息化战场上，维修受损武器将变得十分轻松——技术保障人员可随时启动携带的3D打印机，直接把所需的部件一个个“打印”出来，装配起来，让武器重新投入战场。有了这种“克隆”武器的“移动兵工厂”，战时可快速补充作战消耗。
美军中一些想象力丰富的专家，已经研究通过3D打印来减轻士兵负担。今年1月7日，美军快速反应部队将移动远征实验室部署到战区，该实验室可通过卡车或直升机运送。通过实验室里的3D打印机，能将铝、塑料和钢材快速加工成所需部件，为士兵现场创建工具和其他设备。
省事、省力倒还是小事。“以前有很多装备，是由于无法进行高难度制造而放弃的，只要你能想到，只要你能把武器的造型完整呈现，就能制造出来。”杜文龙认为，这应该是武器装备制造业上的一次革命。 本报记者 屠晨昕
[新华网-钱江晚报]
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NASA将向国际空间站发射首个3D打印实验设备
中新网6月5日电 据中国国防科技信息网报道，为了满足未来零件能在空间按需制造的需求，美国航空航天局(NASA)宣布了向国际空间站发射首个3D微重力打印实验设备计划。
与位于加利福尼亚州的空间制造公司合作，NASA将于2014年向空间发射首个3D打印设备。如果成功，在零重力实验环境下的3D打印设备将是首个在空间制造零件的设备。
目前，所有空间任务都要完全依赖于地面和向空间站发送设备的运载火箭来完成。距离地面越远，向空间站发送设备的时间持续越长，为空间站补给物资就越困难。
NASA管理人员查尔斯·博尔登表示，“NASA将继续探索太空，无论是对小行星进行定位或将人类送至火星，我们需要革命性的技术，以减少运载货物的航天器的重量和体积”，“未来，宇航员或许能够在空间打印他们所需的工具或部件”。
空间制造公司和NASA团队设想，未来，3D打印可实现在空间制造整个航天器，空间任务所需物资几乎能自给自足，且能够在空中制造多数他们所需的零件等。
除了用于在轨航天器的设计制造外，3D打印设备还可与机器人系统一起工作，为人类登上火星，以及在其他行星上执行任务制造所需的住所和工具。住所和实验室也可由机器人通过打印建造构件来制造，这些建造构件可利用行星上的资源，如土壤或矿物来实现。长期执行空间任务的宇航员也可打印和回收他们所需的工具，可节省大量的资源。
空间制造公司首席执行官亚伦？凯默表示，“NASA的3D打印实验是面向未来迈出的一步”，“利用3D打印按需制造零件和工具的能力可大大提高空间任务执行的可靠性和安全性，同时可使成本降低好几个数量级。首个3D打印机最初将打印试验组件，如计算机组件板，然后将制造一系列零件，如工具和科学设备。”
通过NASA的“飞行机会项目”，空间制造公司与NASA先前已开展对3D打印设备原型在模拟亚轨道微重力飞行环境下的试验。
为准备2014年的发射任务，2011年，空间制造公司在零重力环境下对多项3D打印技术进行了测试。2013年，该公司进行了额外的微重力测试。空间制造公司3D打印设备专门为应对环境挑战而制造，该打印机计划于2014年通过认证。随后，NASA计划将3D打印设备搭乘美国商业补给任务航天器发射至空间站。NASA正在与美国工业界合作开发美国商用航天器，并向国际空间站发射运载货物，最终运载乘员的航天器。(宋文文)
[中新网]