第三,顯著節約昂貴的戰略金屬材料。航空航天器由于對高性能的需求,需要大量使用鈦合金和鎳基超合金等昂貴的高性能、難加工的金屬材料。但很多零件的材料利用率非常低,一般低10%,有時甚至于僅為2%~5%。大量昂貴的金屬材料變成了難以再利用的廢屑,同時伴隨著極大的機械加工量。作為一種高性能近凈成型技術,金屬3D打印高性能增材制造技術可以把高性能金屬零件制造的材料利用率提高到60%~95%,甚至更高,同時也就顯著減少了機械加工量。
第四,制造一些過去無法實現的功能結構,包括:最合理的應力分布結構;通過最合理的復雜內流道結構實現最理想的溫度控制手段;通過合理的結構設計和材料分布實現振動頻率特征的調控,避免危險的共振效應;通過多材料任意復合實現一個零件的不同部位分別滿足不同的技術需求等。
第五,通過激光組合制造技術改造提升傳統制造技術,使鑄造、鍛造和機械加工等傳統制造技術手段更好地發揮作用。激光立體成型技術可以實現異質材料的高性能結合,從而可以在通過鑄造、鍛造和機械加工等傳統技術制造出來的零件上任意添加精細結構,并且使其具有與整體制造相當的力學性能。這就可以把增材制造技術成型復雜精細結構的優勢與傳統制造技術高效率、低成本的優勢結合起來,形成最佳的制造策略。
航空制造業整合3D打印技術的建議
我國是制造業大國,3D打印技術對中國諸多企業將是顛覆性的變革。我國航空制造業必須未雨綢繆,積極為迎接此技術革命做好準備。
1)推進“產學研用”結合,拓展應用領域,延伸產業鏈,提高產業化程
度。
2)改變產品,如研發現有產品的數字版及3D打印所需相應的硬軟件。航空科學基金
3)改變制造過程和方法,首先將現有制造系統智能化自動化,并引入3D制造系統,將3D打印的增材和傳統的減材制造結合,形成復合體系。因為現有技術不會完全消失,雜交制造體系在今后將會長期存在。
4)改變商業模式。這一新工業革命要求完全不同的價值獲取與盈利模式,及相關的流程設計,資源配置和組織機構的形式。
5)通過一些資本化運作手段,兼并收購一些具有核心技術的3D打印企業,以核心制造能力和低成本的制造效率為重點,打造航空企業自身的價值元寶曲線,或許是在這次工業革命中實現快速趕超的有效途徑。