北京市科协关于北航大学王华明教授激光快速成型的文章（ ...

王华明：用激光铸造飞机构件2012-12-19
　　文/吕择

　　在传统的制造业中，飞机等大型设备都需要大型整体构件来支撑组合。过去，那样的大型整体构件仍然需要传统的锻造和机械加工方法，耗时费力。制造一个大型整体构件，首先就需要造一个模具，而这一模具的加工就需要一年多的时间。不仅如此，还要动用几万吨级的水压机来工作，甚至要建设电厂。一个大型整体构件的完成，需要几十个亿，而且经过精加工和最后成形，其中90%的材料都被切削、浪费了。

　　有没有一种简单的方法呢？今年，北京航空航天大学材料科学与工程学院教授王华明及其研究团队，通过激光快速成形技术，已研制生产了我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金及超高强度钢等高性能关键整体构件，并在大型客机C919等飞机研制生产中得到应用，这在世界尚属首例。

　　王华明教授所采用的激光快速成形技术非常巧妙。他通过计算机控制，用激光将合金粉末熔化，一层层堆积起来，“生长”出一个合金部件。这只需要一套激光设备来完成制造过程，大小部件都可以通用，任意复杂形状的零件，在这里都可以游刃有余地制造，再也没有模具的束缚。

　　一束激光，有规则地在金属材料上游走，在游走的线路上，金属在神奇地“生长”着。这是一种“变革性”的低成本、快速、高效、数字化大型金属结构件先进制造技术，是国际材料工程与先进制造技术交叉学科前沿领域的热点研究方向。当下时髦的说法叫做3D打印。

　　其实，王华明带领的团队早在2000年就开始技术攻关，用了不到5年的时间，就突破了钛合金等高性能金属结构件激光快速成形关键技术及关键成套工艺装备技术，使我国跻身于国际上少数几个全面掌握这项技术的国家行列，并成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及在飞机上装机应用技术的国家。

　　据王华明介绍，激光快速成形技术的使用，使以前用两三年才能做好的复杂的大型零件，现在两三个月时间就能完成，而且只需两三个人在实验室里操作，还不会造成材料浪费。“而随着技术的完善，今年已经在飞机上使用的钛合金及超高强度钢等高性能关键整体构件，已经成为世界最大、结构最复杂的构件。”
　　王华明告诉记者，激光快速成形技术是3D打印的最高形态。激光成形技术的使用，大规模节约了成本和时间。特别是钛合金这种很难加工的金属构件，利用激光成形技术能够直接生成一个很精致的毛坯，再进行少量加工，就可以直接在飞机上使用。

　　在王华明看来，激光快速成形技术还处于刚刚起步的阶段。“打印出来开裂不开裂，能不能成形，质量能否达标，性能怎么样，都是我们未来需要努力的方向，”王华明说道，“更重要的是标准。进入生产领域，技术标准体系就需要建立。这将使未来的大型构件制造更加简单。”

相关链接：http://www.bast.net.cn/kjrc/kjrw/qnkxj/443041.shtml



王华明视频解说：15。（吐槽f22），f22的机翼和机身连接件，超大超复杂的钛合金构件，因为太复杂20、30万吨的水压机也做不出来。美国人就分成三个铸件，然后热等静压再焊接，铸件的性能很差，但美国人没办法，f22就是这样用的。（换了一个图片）我们激光成型就可以直接加工出如图示的这么大的零件，这是一个整体（意思是不用分段铸造然后焊接），上面站了一个人，大家可以看出它的尺度。他的性能比锻件还好（意思是当然就甩铸件几条街了），可以毫不谦虚地说，这是迄今世界上性能最好的、结构最复杂的构件，美国人也只能是铸造，锻是不可能的，焊也不可能，因为焊出来的性能不行。这个已经通过了8000小时的疲劳试验，一年多时间。就这个构件，铝合金、钢大家看看能不能做出来，更何况钛合金。

总结：这个迄今为止世界上最复杂的钛合金构件今年上飞机了，用在了沈四310机上？还有超高强度钢的起落架，也是今年首次应用？王华明：用激光铸造飞机构件2012-12-19
　　文/吕择

　　在传统的制造业中，飞机等大型设备都需要大型整体构件来支撑组合。过去，那样的大型整体构件仍然需要传统的锻造和机械加工方法，耗时费力。制造一个大型整体构件，首先就需要造一个模具，而这一模具的加工就需要一年多的时间。不仅如此，还要动用几万吨级的水压机来工作，甚至要建设电厂。一个大型整体构件的完成，需要几十个亿，而且经过精加工和最后成形，其中90%的材料都被切削、浪费了。

　　有没有一种简单的方法呢？今年，北京航空航天大学材料科学与工程学院教授王华明及其研究团队，通过激光快速成形技术，已研制生产了我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金及超高强度钢等高性能关键整体构件，并在大型客机C919等飞机研制生产中得到应用，这在世界尚属首例。

　　王华明教授所采用的激光快速成形技术非常巧妙。他通过计算机控制，用激光将合金粉末熔化，一层层堆积起来，“生长”出一个合金部件。这只需要一套激光设备来完成制造过程，大小部件都可以通用，任意复杂形状的零件，在这里都可以游刃有余地制造，再也没有模具的束缚。

　　一束激光，有规则地在金属材料上游走，在游走的线路上，金属在神奇地“生长”着。这是一种“变革性”的低成本、快速、高效、数字化大型金属结构件先进制造技术，是国际材料工程与先进制造技术交叉学科前沿领域的热点研究方向。当下时髦的说法叫做3D打印。

　　其实，王华明带领的团队早在2000年就开始技术攻关，用了不到5年的时间，就突破了钛合金等高性能金属结构件激光快速成形关键技术及关键成套工艺装备技术，使我国跻身于国际上少数几个全面掌握这项技术的国家行列，并成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及在飞机上装机应用技术的国家。

　　据王华明介绍，激光快速成形技术的使用，使以前用两三年才能做好的复杂的大型零件，现在两三个月时间就能完成，而且只需两三个人在实验室里操作，还不会造成材料浪费。“而随着技术的完善，今年已经在飞机上使用的钛合金及超高强度钢等高性能关键整体构件，已经成为世界最大、结构最复杂的构件。”
　　王华明告诉记者，激光快速成形技术是3D打印的最高形态。激光成形技术的使用，大规模节约了成本和时间。特别是钛合金这种很难加工的金属构件，利用激光成形技术能够直接生成一个很精致的毛坯，再进行少量加工，就可以直接在飞机上使用。

　　在王华明看来，激光快速成形技术还处于刚刚起步的阶段。“打印出来开裂不开裂，能不能成形，质量能否达标，性能怎么样，都是我们未来需要努力的方向，”王华明说道，“更重要的是标准。进入生产领域，技术标准体系就需要建立。这将使未来的大型构件制造更加简单。”

相关链接：http://www.bast.net.cn/kjrc/kjrw/qnkxj/443041.shtml



王华明视频解说：15。（吐槽f22），f22的机翼和机身连接件，超大超复杂的钛合金构件，因为太复杂20、30万吨的水压机也做不出来。美国人就分成三个铸件，然后热等静压再焊接，铸件的性能很差，但美国人没办法，f22就是这样用的。（换了一个图片）我们激光成型就可以直接加工出如图示的这么大的零件，这是一个整体（意思是不用分段铸造然后焊接），上面站了一个人，大家可以看出它的尺度。他的性能比锻件还好（意思是当然就甩铸件几条街了），可以毫不谦虚地说，这是迄今世界上性能最好的、结构最复杂的构件，美国人也只能是铸造，锻是不可能的，焊也不可能，因为焊出来的性能不行。这个已经通过了8000小时的疲劳试验，一年多时间。就这个构件，铝合金、钢大家看看能不能做出来，更何况钛合金。

总结：这个迄今为止世界上最复杂的钛合金构件今年上飞机了，用在了沈四310机上？还有超高强度钢的起落架，也是今年首次应用？