3D打印在我国航天上的具体应用,产品材料利用率提高3倍, ...

本人2011年4月毕业于西安交通大学机械学院，同年就职于北京宇航系统工程研究所，岗位名称为壳段与特殊功能结构设计。从工作至今共获得院级成果奖励14项，集团公司奖励1项，获得国防发明专利3项。作为工程组内先进制造专业的负责人，主要工作业绩表现在： （1）开拓新领域：在航天领域首次引入3D打印技术（LMD），并对其开展应用研究，目前成功应用于型号首飞，在航天领域尚属首创。通过采用3D打印技术成功解决了型号大尺寸复杂结构的制造问题，缩短了研制周期，提高了材料利用率，大大降低了成本，为保证型号顺利首飞奠定了基础。并且在研制过程中建立了与3D打印技术技术相适应的特种结构宽约束优化设计规范，实现了弹箭体轻质化结构设计方法从“多约束”到“宽约束”的跨越式发展；形成基于“3D打印技术”的特种结构系统的检测和验收规范；开辟新型航天飞行器“结构设计-先进制造”融合一体化新模式。作为主笔人成功申报总装3D打印制造技术推广应用项目，进一步拓展3D打印技术在航天运载器结构设计中的应用，也为进一步实现3D打印技术工业化奠定了基础。 （2）应用新技术：在院内首次采用基于超塑成形/扩散连接技术的设计方法，实现结构产品较传统方案减重20%以上，为型号轻质化设计奠定了基础； （3）机构新发展：完成了所内首个机电一体化产品—折叠翼的研制，也是我院乃至集团公司第一个可以实现自动展开、锁紧以及自动回收的折叠翼产品，折叠翼的研制扩展了室内乃至所内的设计领域。
工作简历
时间（从某年到某年）： 2011.4~至今 工作单位： 北京宇航系统工程研究所 职务： 无
时间（从某年到某年）：  工作单位：  职务：
时间（从某年到某年）：  工作单位：  职务：
获奖情况
获奖时间：2012.6 获奖项目名称：某快速连接装置 奖项名称：国防发明专利 授奖部门：
获奖时间：2012.6 获奖项目名称：一种操作口盖快速安装、拆卸连接装置 奖项名称：国防发明专利 授奖部门：
获奖时间：2014.5 获奖项目名称：一种适用于高内压环境的网络切割瓜瓣分离级间段结构 奖项名称：国防发明专利 授奖部门：
参与重大项目经验
参加工作以来，参与多个结构的研制工作，下面主要介绍具有代表性的工作： （1）某新型飞行器，其中某结构具有尺寸规模大，热力载荷环境十分恶劣，重量要求异常苛刻的特点，成为型号研制的瓶颈。作为主管设计，通过采用基于3D打印技术的设计方法，充分发挥拓扑优化的优势，成功解决了结构的轻质化设计，复杂结构的制造问题，缩短了研制周期，提高了材料利用率，降低了成本，为保证型号顺利首飞奠定了基础。研制过程中对3D打印技术（LMD）进行了充分的调研与研究，对其有了更加深刻的认识。通过大量试验研究，建立了基于3D打印技术的特种结构宽约束优化设计规范、系统检测和验收规范、性能评定准则等，为3D打印技术在航天领域的推广应用奠定了基础。通过型号研制，锻炼了设计水平，提高了设计抓总能力，统筹协调能力，以及技术攻关能力，积累了3D打印技术的使用经验。 （2）作为某飞行器的某部段结构主管设计，在集团公司内首次引入钛合金超塑成形/扩散连接技术，在其基础上通过优化设计，实现结构产品较传统工艺方案减重20%以上，为型号轻质化设计奠定了基础；通过型号研制，体会到先进制造技术带来的优势，增强了把握先进制造技术前沿的观念，以及在设计单位引入新技术应用的过程、思路、方法。更加体会到在设计中考虑工艺的重要性，努力实现设计工艺一体化。 （3）作为某型号特殊功能机构设计，完成了单位首个机电一体化产品—折叠翼的研制，也是我院乃至集团公司第一个可以实现自动展开、锁紧以及自动回收的折叠翼产品。为实现型号一体化运输，快速发射奠定了基础。折叠翼涉及翼体结构、防热结构、翼展机构、机电一体化设计、电气控制接口等多个专业领域，具有设计难度大，设计范围广，协调量大的特点。通过创新思维，成功解决了承载、防热与折叠锁紧等多项关键技术，并完成原理性试验件的生产，进行了折叠翼原理性展开试验、电机联调试验，折叠展开平稳顺畅，各项指标均满足总体指标设要求。该结构的研制扩展了我室乃至研究所的设计领域。通过型号结构研制，锻炼了创新思维，提高了跨学科协调能力。熟悉了机电产品的设计思路，研制流程，掌握了设计的关键环节。

以设计为手段，推动设计产业发展的事迹
（1）在航天领域引入了3D打印技术，对北京宇航系统工程研究所的设计发展起到了重大推动作用，体现在：①设计水平的提高，3D打印技术转变了产品设计理念，在某结构产品研制过程中建立了与3D打印技术相适应的特种结构宽约束优化设计规范，实现了弹箭体轻质化结构设计方法从“多约束”到“宽约束”的跨越式发展。②提高了设计效率，开辟新型航天飞行器“结构设计-先进制造”融合一体化新模式，实现了模型到实物的无图化生产模式。在某结构研制过程中通过采用3D打印技术，使得产品研制周期较传统工艺节约一半以上。③革新了研制流程。在研制初期模型设计阶段，可以根据设计需要，快速完成模型制作，并对其进行评价，检测是否达到设计意图。也能够避免重大的设计失误，延误型号研制周期。④促进了设计创新。运载火箭研究院成功举办第一届基于3D打印技术的设计大赛，在限制产品材料、重量、外形轮廓尺寸的前提下，充分发挥想象进行结构设计。在后来的某型号结构设计中，采用了设计大赛的部分成果。取得了较好的设计效果。 （2）拓展了北京宇航系统工程研究所的设计领域。在某型号研制过程中，设计完成了所内首个机电一体化产品，也是我院乃至集团公司第一个可以实现自动展开、锁紧以及自动回收的折叠翼产品。为实现型号一体化运输，快速发射奠定了基础。折叠翼涉及翼体结构、防热结构、翼展机构、机电一体化设计、电气控制、电磁产品等多个专业领域，成功解决了承载、防热与折叠锁紧等多项关键技术，并完成了试验验证。通过折叠翼的研制，带动了所内机构专业的发展，目前正在筹备建立机构实验室。 （3）加强了北京宇航系统工程研究所的设计薄弱领域。在某重大专项型号研制过程中，面临某部段不仅载荷较大，热环境极其恶劣，创所内历史之最。通过研制攻关，综合运用复合材料2.5D编织、3D仿形以及Z相缝合加强等新型防热技术，实现15兆瓦级的热流防护，突破了长航时大热流防热技术。并通过采用迷宫式设计、碳石英复合材料、石墨材料等，完成了高热流的动密封问题。实现了所内运载结构防热技术的新突破，成为防热史上的重要里程碑。并且在大热流 防热结构的验证过程中，总结出了一套新的试验方法、思路，形成了相应的试验规范。在防热结构研制过程中，锻炼了热结构专业队伍，目前防热专业工程组正在论证中。

以设计为手段，体现设计市场价值的事迹
北京宇航系统工程研究所作为科研单位，其设计的市场价值主要体现在降低产品的成本方面。 （1）首先在航天领域引入3D打印技术，通过采用基于3D打印技术的宽约束设计，进行产品轻质化设计，提高结构承载效率，降低产品质量，提高材料利用率。例如在某型号翼类结构设计过程中，充分发挥优化设计技术，采用3D打印技术进行制造，产品重量较传统工艺减少了21%。其次在产品制造过程中，通过采用3D打印技术，不仅可以提高制造环节材料利用率，而且可以大大缩短制造时间，从而降低生产成本。例如在某型号某钛合金骨架结构设计过程中，通过使用3D打印技术，使得材料率用率较传统锻造工艺提高2.43倍；制造周期由铸造3个月，锻造1.5个月，缩短为15天，缩短研制周期1/2以上；而在某大型翼类结构中材料利用率更是提高了4.97倍；制造周期由铸造4个月以上，锻造机加2个月以上，缩短为1个月，缩短研制周期1/2以上，大大降低了产品成本。 （2）在结构设计过程中首次采用基于超塑成形/扩散连接的一体化设计技术。钛合金超塑成形/ 扩散连接（ SPF/DB ）作为结构整体成形制造工艺，便于实现弹体结构轻量化、高强度、力热一体化设计。首先该设计技术特别适合于翼舵类结构产品，通过采用超塑成形/ 扩散连接结构减重普遍在20%以上，例如在型号尾翼结构研制过程中，苛刻的质量要求，成为研制过程中的一大障碍，通过采用基于超塑成形/扩散连接的一体化设计技术，实现了结构减重30%，为实现飞行器轻质化设计奠定了基础。其次传统尾翼结构采用蒙皮桁条铆接结构，工序异常繁多，复杂，涉计多个部门之间的协调，而采用基于超塑成形/扩散连接的一体化设计技术，充分发挥一体化成形的优势，大大简化了生产工艺，降低了生产成本。

http://www.ddfchina.com/index.php/Activities/outStandindex/id/112/nid/576/rid/100

本人2011年4月毕业于西安交通大学机械学院，同年就职于北京宇航系统工程研究所，岗位名称为壳段与特殊功能结构设计。从工作至今共获得院级成果奖励14项，集团公司奖励1项，获得国防发明专利3项。作为工程组内先进制造专业的负责人，主要工作业绩表现在： （1）开拓新领域：在航天领域首次引入3D打印技术（LMD），并对其开展应用研究，目前成功应用于型号首飞，在航天领域尚属首创。通过采用3D打印技术成功解决了型号大尺寸复杂结构的制造问题，缩短了研制周期，提高了材料利用率，大大降低了成本，为保证型号顺利首飞奠定了基础。并且在研制过程中建立了与3D打印技术技术相适应的特种结构宽约束优化设计规范，实现了弹箭体轻质化结构设计方法从“多约束”到“宽约束”的跨越式发展；形成基于“3D打印技术”的特种结构系统的检测和验收规范；开辟新型航天飞行器“结构设计-先进制造”融合一体化新模式。作为主笔人成功申报总装3D打印制造技术推广应用项目，进一步拓展3D打印技术在航天运载器结构设计中的应用，也为进一步实现3D打印技术工业化奠定了基础。 （2）应用新技术：在院内首次采用基于超塑成形/扩散连接技术的设计方法，实现结构产品较传统方案减重20%以上，为型号轻质化设计奠定了基础； （3）机构新发展：完成了所内首个机电一体化产品—折叠翼的研制，也是我院乃至集团公司第一个可以实现自动展开、锁紧以及自动回收的折叠翼产品，折叠翼的研制扩展了室内乃至所内的设计领域。
工作简历
时间（从某年到某年）： 2011.4~至今 工作单位： 北京宇航系统工程研究所 职务： 无
时间（从某年到某年）：  工作单位：  职务：
时间（从某年到某年）：  工作单位：  职务：
获奖情况
获奖时间：2012.6 获奖项目名称：某快速连接装置 奖项名称：国防发明专利 授奖部门：
获奖时间：2012.6 获奖项目名称：一种操作口盖快速安装、拆卸连接装置 奖项名称：国防发明专利 授奖部门：
获奖时间：2014.5 获奖项目名称：一种适用于高内压环境的网络切割瓜瓣分离级间段结构 奖项名称：国防发明专利 授奖部门：
参与重大项目经验
参加工作以来，参与多个结构的研制工作，下面主要介绍具有代表性的工作： （1）某新型飞行器，其中某结构具有尺寸规模大，热力载荷环境十分恶劣，重量要求异常苛刻的特点，成为型号研制的瓶颈。作为主管设计，通过采用基于3D打印技术的设计方法，充分发挥拓扑优化的优势，成功解决了结构的轻质化设计，复杂结构的制造问题，缩短了研制周期，提高了材料利用率，降低了成本，为保证型号顺利首飞奠定了基础。研制过程中对3D打印技术（LMD）进行了充分的调研与研究，对其有了更加深刻的认识。通过大量试验研究，建立了基于3D打印技术的特种结构宽约束优化设计规范、系统检测和验收规范、性能评定准则等，为3D打印技术在航天领域的推广应用奠定了基础。通过型号研制，锻炼了设计水平，提高了设计抓总能力，统筹协调能力，以及技术攻关能力，积累了3D打印技术的使用经验。 （2）作为某飞行器的某部段结构主管设计，在集团公司内首次引入钛合金超塑成形/扩散连接技术，在其基础上通过优化设计，实现结构产品较传统工艺方案减重20%以上，为型号轻质化设计奠定了基础；通过型号研制，体会到先进制造技术带来的优势，增强了把握先进制造技术前沿的观念，以及在设计单位引入新技术应用的过程、思路、方法。更加体会到在设计中考虑工艺的重要性，努力实现设计工艺一体化。 （3）作为某型号特殊功能机构设计，完成了单位首个机电一体化产品—折叠翼的研制，也是我院乃至集团公司第一个可以实现自动展开、锁紧以及自动回收的折叠翼产品。为实现型号一体化运输，快速发射奠定了基础。折叠翼涉及翼体结构、防热结构、翼展机构、机电一体化设计、电气控制接口等多个专业领域，具有设计难度大，设计范围广，协调量大的特点。通过创新思维，成功解决了承载、防热与折叠锁紧等多项关键技术，并完成原理性试验件的生产，进行了折叠翼原理性展开试验、电机联调试验，折叠展开平稳顺畅，各项指标均满足总体指标设要求。该结构的研制扩展了我室乃至研究所的设计领域。通过型号结构研制，锻炼了创新思维，提高了跨学科协调能力。熟悉了机电产品的设计思路，研制流程，掌握了设计的关键环节。

以设计为手段，推动设计产业发展的事迹
（1）在航天领域引入了3D打印技术，对北京宇航系统工程研究所的设计发展起到了重大推动作用，体现在：①设计水平的提高，3D打印技术转变了产品设计理念，在某结构产品研制过程中建立了与3D打印技术相适应的特种结构宽约束优化设计规范，实现了弹箭体轻质化结构设计方法从“多约束”到“宽约束”的跨越式发展。②提高了设计效率，开辟新型航天飞行器“结构设计-先进制造”融合一体化新模式，实现了模型到实物的无图化生产模式。在某结构研制过程中通过采用3D打印技术，使得产品研制周期较传统工艺节约一半以上。③革新了研制流程。在研制初期模型设计阶段，可以根据设计需要，快速完成模型制作，并对其进行评价，检测是否达到设计意图。也能够避免重大的设计失误，延误型号研制周期。④促进了设计创新。运载火箭研究院成功举办第一届基于3D打印技术的设计大赛，在限制产品材料、重量、外形轮廓尺寸的前提下，充分发挥想象进行结构设计。在后来的某型号结构设计中，采用了设计大赛的部分成果。取得了较好的设计效果。 （2）拓展了北京宇航系统工程研究所的设计领域。在某型号研制过程中，设计完成了所内首个机电一体化产品，也是我院乃至集团公司第一个可以实现自动展开、锁紧以及自动回收的折叠翼产品。为实现型号一体化运输，快速发射奠定了基础。折叠翼涉及翼体结构、防热结构、翼展机构、机电一体化设计、电气控制、电磁产品等多个专业领域，成功解决了承载、防热与折叠锁紧等多项关键技术，并完成了试验验证。通过折叠翼的研制，带动了所内机构专业的发展，目前正在筹备建立机构实验室。 （3）加强了北京宇航系统工程研究所的设计薄弱领域。在某重大专项型号研制过程中，面临某部段不仅载荷较大，热环境极其恶劣，创所内历史之最。通过研制攻关，综合运用复合材料2.5D编织、3D仿形以及Z相缝合加强等新型防热技术，实现15兆瓦级的热流防护，突破了长航时大热流防热技术。并通过采用迷宫式设计、碳石英复合材料、石墨材料等，完成了高热流的动密封问题。实现了所内运载结构防热技术的新突破，成为防热史上的重要里程碑。并且在大热流 防热结构的验证过程中，总结出了一套新的试验方法、思路，形成了相应的试验规范。在防热结构研制过程中，锻炼了热结构专业队伍，目前防热专业工程组正在论证中。

以设计为手段，体现设计市场价值的事迹
北京宇航系统工程研究所作为科研单位，其设计的市场价值主要体现在降低产品的成本方面。 （1）首先在航天领域引入3D打印技术，通过采用基于3D打印技术的宽约束设计，进行产品轻质化设计，提高结构承载效率，降低产品质量，提高材料利用率。例如在某型号翼类结构设计过程中，充分发挥优化设计技术，采用3D打印技术进行制造，产品重量较传统工艺减少了21%。其次在产品制造过程中，通过采用3D打印技术，不仅可以提高制造环节材料利用率，而且可以大大缩短制造时间，从而降低生产成本。例如在某型号某钛合金骨架结构设计过程中，通过使用3D打印技术，使得材料率用率较传统锻造工艺提高2.43倍；制造周期由铸造3个月，锻造1.5个月，缩短为15天，缩短研制周期1/2以上；而在某大型翼类结构中材料利用率更是提高了4.97倍；制造周期由铸造4个月以上，锻造机加2个月以上，缩短为1个月，缩短研制周期1/2以上，大大降低了产品成本。 （2）在结构设计过程中首次采用基于超塑成形/扩散连接的一体化设计技术。钛合金超塑成形/ 扩散连接（ SPF/DB ）作为结构整体成形制造工艺，便于实现弹体结构轻量化、高强度、力热一体化设计。首先该设计技术特别适合于翼舵类结构产品，通过采用超塑成形/ 扩散连接结构减重普遍在20%以上，例如在型号尾翼结构研制过程中，苛刻的质量要求，成为研制过程中的一大障碍，通过采用基于超塑成形/扩散连接的一体化设计技术，实现了结构减重30%，为实现飞行器轻质化设计奠定了基础。其次传统尾翼结构采用蒙皮桁条铆接结构，工序异常繁多，复杂，涉计多个部门之间的协调，而采用基于超塑成形/扩散连接的一体化设计技术，充分发挥一体化成形的优势，大大简化了生产工艺，降低了生产成本。

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