铺粉式激光增材制造技术是什么？这个乍一听可能让人觉得陌生的名词还有另一个广为人知的名字——3D打印技术。

　　“近几年，尤其是金属材料的3D打印技术（又称增材制造技术）以其在复杂零部件高速制造中独特的优势引起了国内外航空航天单位的广泛关注，3D打印技术。而铺粉式激光增材制造技术作为3D打印中的一员。通过CAD模型预分层处理，形成堆积生长的一种金属材料增材制造技术，是主要以金属粉末、颗粒或金属丝为原料，采用激光束熔化材料、凝固。此类技术可响应快速制造需求。将能引领航天发动机制造领域驶入快车道！”三院31所“三七”中心主任马瑞介绍道，且在复杂异形结构件加工中具有独特优势。

       三七合璧 工艺振兴添活力

　　三七中心是什么？

　　“三七中心是我们对于工艺三室和七车间合并后的一个昵称。”马主任笑着说。今年年初、将三个工艺室按照各自分工与所内一、五、六、七车间深度融合，“二一六中心”（工艺二室、一车间、六车间）与“三七中心”（工艺三室、七车间），大家将新成立的几个单位昵称为“一五中心”（工艺一室、五车间），经过深入调研，31所为加速推进工艺振兴步伐，加强所内车间与工艺部门的融合。

　　“我们三七中心成立后、铺粉式激光增材制造技术就是其中的一项，给了大家更多的精力与资源关注于大力推进新型工艺技术在所内的工程化应用。”

　　新一代航空、航天发动机在预研阶段具有设计方案多变、状态反复频次高等特点、这对于快速制造响应能力的要求十分苛刻。同时、零部件结构也更加趋于复杂化，为提高发动机各项性能指标，这都为发动机试制阶段工作增添了不小的困难。

　　“最让我们感到尴尬的是，有时因为现阶段工艺水平难以达到加工要求，而迫使研究室不得不修改原有的设计方案，出现了‘设计得出来造不出来’的困扰。为突破这一“黑障”。多种材料任意复合制造等优势，与传统的车床、CNC数控机床金属加工相比，铺粉式激光增材制造技术拥有无模具自由成型、加工速率快、小批量零件生产成本低、加工复杂异形结构能力强，我们经过多次赴外协单位与高校调研发现。如果能将其引入航天发动机零部件制造领域，将对提升我所的发动机设计与制造能力有着不言而喻的重要意义！”

　　

　　增材打印 强强联合见成效

　　“金属材料增材制造技术是一门融合了计算机软件、材料、机械、控制、网络信息等多学科知识的系统性、综合性技术。单靠我们自己研究是不够的，所以我们需要协同国内具有国防装备承制认证的单位联合研究。”马主任接着介绍道。

　　经过多次调研。31所最终确定与西北工业大学强强联合。“西工大针对金属增材制造技术。建立了包含材料、工艺和装备技术的完整技术体系，从1995年至今开展了近20年的基础科学及工程研究。当我们提出将金属材料增材制造技术应用于航天发动机精密零部件制造时，与他们的研究方向不谋而合。”

　　据了解，铺粉式激光增材制造技术的成形稳定性、表面光洁度与粉末粒度、粉末形状、激光工艺参数、激光扫描路径、金属形变控制息息相关。

　　“我们在与西工大合作过程中，首先要解决的就是金属粉末材料问题。我所目前主要使用钛合金、高温合金以及铝合金作为零部件原材料，激光选区熔化增材制造技术需要将金属棒材制成50微米以下的超细粉末，使用这种方式制成的航天发动机零部件在力学性能上能否达标是我们一直最重视的问题。”

　　31所与西工大经过长期的试验研究，正在紧锣密鼓地开展试制件的力学性能验证工作，并顺利完成总装金属增材制造技术课题申报，已完成多项复杂异形结构零部件的试制工作。

　　

　　缩小差距 驶入制造快车道

　　3D打印，特别是金属材料增材制造技术已成为各制造大国争相发展的对象，该技术的不断发展和突破，想必将在零件复杂度更高、工作环境更苛刻、可靠性要求更高的航天发动机上大展拳脚。目前。国际发动机制造寡头GE、PW、RR等公司都将目光锁定在此，甚至提出了“打印一台发动机全机”的口号。我国此项技术发展与国际处在同一起跑线，将和其他国家一道掀起一场“第四次工业技术革命”浪潮。

　　“就像之前谈到的。一些大国并不担心我们去研究他们的产品，制约我所乃至我国发动机性能提升的一个重要原因就是工艺技术的制约，而增材技术的出现与发展将打破这种格局，因为就算弄懂了也没有制造的能力。我们不仅能够摆脱‘设计出却做不出’的枷锁、还能充分利用该技术提升发动机性能。就拿一款发动机支架部件来说、我们就可以做出内部中空加支撑的结构，以往用CNC数控机床加工只能做成实心结构，还能节约一大笔因为切削锻件而浪费掉的成本，但如果采用金属增材制造技术，这样不仅可以在保证力学性能达标的前提下大大降低了发动机整体重量。”

　　金属材料增材制造技术为我国航天发动机生产铺就了一条快车道，但目前其工程应用尚有较大的局限性。马主任介绍道，目前能够应用于激光选区熔化增材制造的粉末材料牌号非常有限，对于传统工艺无法加工或者需要复杂工艺过程的结构，激光选区熔化技术有较大优势，但对于大部分产品结构，将花费相对高昂的成本，目前激光选区熔化增材制造标准化设备其最大成形尺寸还存在局限性；三是成本局限性，仅有三个牌号可供选择，目前采用该技术相较传统工艺，“一是材料局限性，且完全依赖进口；二是设备局限性，尤其是我所大量应用的高温合金材料。”

　　“虽然离真正的工程应用还存在着不小差距、希望能通过我们的努力早日让我国航天发动机制造驶入这条快车道，在持续推进3D打印技术工程化应用在航空航天领域的推广上有着义不容辞的责任，但我们31所作为我国航天动力的重点科研生产单位。”马主任对于金属增材制造技术的明天充满了信心。（文/齐渡谦）