2017年8月3-4日，中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院邀請(qǐng)瑪瑞斯中國(guó)公司為其提供為期兩天的3D打印技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)主要內(nèi)容為 3-matic 軟件輕量化解決方案。本次培訓(xùn)也為瑪瑞斯與中國(guó)商飛在3D打印領(lǐng)域的深層次合作奠定了基礎(chǔ)。

3-matic 是 Materialise 的一款設(shè)計(jì)類(lèi)軟件，能讓用戶(hù)在STL文件的基礎(chǔ)上，對(duì)零件進(jìn)行編輯修改。3-matic軟件導(dǎo)入的數(shù)據(jù)可以來(lái)源于幾何實(shí)體模型的掃描數(shù)據(jù)文件或電腦中的三維圖形。與CAD軟件不同，3-matic 設(shè)計(jì)出來(lái)的模型可以直接用于3D打印生產(chǎn)，也可以將模型轉(zhuǎn)回CAD格式或直接用于FEA&CFD驗(yàn)證。此次瑪瑞斯為中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院定制的 3-matic 軟件培訓(xùn)主要針對(duì)航空零部件的輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化后處理以及零部件的3D打印準(zhǔn)備。

作為世界領(lǐng)先的3D打印行業(yè)巨頭比利時(shí)瑪瑞斯(MaterialiseN.V.) 公司有著超過(guò)27年的3D打印經(jīng)驗(yàn)，此次與中國(guó)商飛的合作，并不是瑪瑞斯第一次服務(wù)于航空航天行業(yè)。

早在2015年，瑪瑞斯就已經(jīng)取得航空航天生產(chǎn)質(zhì)量EN9100和EASA 21G認(rèn)證。同年，瑪瑞斯為Airbus A350 XWB制造了大量3D打印 flight-ready 塑料部件，降低了其25%的燃料消耗，而且為乘客提供了更加舒適的乘坐體驗(yàn)。2016年，知名的TrimbleUX5無(wú)人機(jī)找到瑪瑞斯團(tuán)隊(duì)，邀請(qǐng)瑪瑞斯為其設(shè)計(jì)更輕巧且更牢固的框架結(jié)構(gòu)，這個(gè)設(shè)計(jì)使其無(wú)人機(jī)獲得了更長(zhǎng)的電池續(xù)航時(shí)間?，斎鹚古c源訊合作的開(kāi)發(fā)的3D打印高負(fù)荷鈦合金衛(wèi)星插入件，比之前通過(guò)傳統(tǒng)方式制造的插入件輕了近70%。2017年，德國(guó)多爾尼公司與瑪瑞斯合作，為多爾尼328飛機(jī)設(shè)計(jì)制造部件，實(shí)現(xiàn)了其重量更輕，生產(chǎn)更快、更廉價(jià)的目標(biāo)。至今，瑪瑞斯已為眾多航空航天公司或機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)了成千上萬(wàn)的零部件。

中國(guó)商用飛機(jī)上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院選擇瑪瑞斯也正是看重其成熟的3D打印技術(shù)與航空航天應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。隨著3D打印技術(shù)的在輕量化設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，瑪瑞斯也期待通過(guò)此次與中國(guó)商飛的初次合作，能夠?qū)?D打印技術(shù)更多地應(yīng)用于航空航天事業(yè)，為中國(guó)的藍(lán)天保駕護(hù)航！

關(guān)于瑪瑞斯

瑪瑞斯（Materialise，納斯達(dá)克股票代碼：MTLS）將其超過(guò)27年積淀的3D打印經(jīng)驗(yàn)融入一系列軟件解決方案和3D打印服務(wù)中，成為3D打印行業(yè)的中流砥柱?，斎鹚归_(kāi)放而靈活的解決方案，使得包括醫(yī)療保健、汽車(chē)、航空航天、藝術(shù)設(shè)計(jì)以及消費(fèi)品在內(nèi)的廣泛行業(yè)領(lǐng)域的用戶(hù)從中受益，共同構(gòu)建可以讓世界變得更健康、更美好的創(chuàng)新性3D打印應(yīng)用?，斎鹚箍偛课挥诒壤麜r(shí)，分支機(jī)構(gòu)遍布世界各地，同時(shí)擁有行業(yè)內(nèi)最強(qiáng)大的軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)和世界最大的3D打印工廠?，斎鹚褂?005年開(kāi)設(shè)其中國(guó)代表處，從此活躍于中國(guó)市場(chǎng)，致力于向醫(yī)學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域提供3D打印軟件解決方案。2014年12月，其中國(guó)全資子公司——上?，斎鹚谷S打印技術(shù)有限公司正式成立。

關(guān)于中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司

中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“中國(guó)商飛公司”) 是中央管理的我國(guó)民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)核心企業(yè)和骨干中央企業(yè)，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立，由國(guó)務(wù)院國(guó)有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)、上海國(guó)盛( 集團(tuán)) 有限公司、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司、中國(guó)鋁業(yè)公司、中國(guó)寶武鋼鐵集團(tuán)有限公司、中國(guó)中化股份有限公司共同出資組建，總部設(shè)在上海。

中國(guó)商飛公司是實(shí)施國(guó)家大型飛機(jī)重大專(zhuān)項(xiàng)中大型客機(jī)項(xiàng)目的主體，也是統(tǒng)籌干線飛機(jī)和支線飛機(jī)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)我國(guó)民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)化的主要載體，主要從事民用飛機(jī)及相關(guān)產(chǎn)品的科研、生產(chǎn)、試驗(yàn)試飛，從事民用飛機(jī)銷(xiāo)售及服務(wù)、租賃和運(yùn)營(yíng)等相關(guān)業(yè)務(wù)。中國(guó)商飛公司按照現(xiàn)代企業(yè)制度組建和運(yùn)營(yíng)，實(shí)行“主制造商-供應(yīng)商”發(fā)展模式，重點(diǎn)加強(qiáng)飛機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)、總裝制造、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、客戶(hù)服務(wù)、適航取證和供應(yīng)商管理等能力，堅(jiān)持中國(guó)特色，體現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步，走市場(chǎng)化、集成化、產(chǎn)業(yè)化、國(guó)際化的發(fā)展道路，將全力打造更加安全、經(jīng)濟(jì)、舒適、環(huán)保的大型客機(jī)，立志讓中國(guó)人自主研制的大型客機(jī)早日飛上藍(lán)天。

關(guān)于3D打印技術(shù)在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

第一，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜難加工零件的制造。航天航空裝備關(guān)鍵零部件的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，鑄造、鍛造等傳統(tǒng)制造工藝難以精準(zhǔn)加工，而金屬3D打印技術(shù)無(wú)需像傳統(tǒng)制造技術(shù)一樣研發(fā)零件制造過(guò)程中使用的模具，能讓讓高性能金屬零部件，尤其是高性能大結(jié)構(gòu)件的制造流程大為縮短，這將極大的縮短產(chǎn)品研發(fā)制造周期。國(guó)防大學(xué)軍事后勤與軍事科技裝備教研部教授李大光表示上世紀(jì)八九十年代，要研發(fā)新一代戰(zhàn)斗機(jī)至少要花10-20年的時(shí)間，而如果借助3D打印技術(shù)及其他信息技術(shù)，最少只需3年時(shí)間就能研制出一款新戰(zhàn)斗機(jī)，因?yàn)?D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件。

第二，顯著提高材料利用率。航天航空裝備對(duì)材料的性能和成分要求十分嚴(yán)苛，而材料的極大浪費(fèi)也就意味著機(jī)械加工的程序復(fù)雜，生產(chǎn)時(shí)間周期長(zhǎng)。傳統(tǒng)制造方法對(duì)材料的使用率很低，一般不會(huì)大于10%，甚至僅為2%-5%，對(duì)于難加工的技術(shù)零件，加工周期會(huì)大幅度增加，制造周期明顯延長(zhǎng)，從而造成制造成本的增加。3D打印技術(shù)可以輕松地加工高熔點(diǎn)、高硬度的高溫合金、鈦合金等難加工材料，且3D打印加工過(guò)程中對(duì)材料的利用相對(duì)充分，只需進(jìn)行少量的后續(xù)處理即可投入使用，材料的使用率達(dá)到了60%，有的可達(dá)90%以上，可以節(jié)約原材料且顯著的降低制造成本。

第三，可有效實(shí)現(xiàn)零件減重。減重是航天航空武器裝備永恒不變的主題,不僅可以使飛行裝備在飛行過(guò)程中更靈活，而且可以減少載重量，節(jié)省燃油，降低飛行成本。但是傳統(tǒng)的制造方法已經(jīng)將零件減重發(fā)揮到了極致，想再進(jìn)一步發(fā)揮余力，已經(jīng)不太現(xiàn)實(shí)。但是3D技術(shù)的應(yīng)用可以在保證性能的前提下優(yōu)化復(fù)雜零部件的結(jié)構(gòu)，減少零部件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)零部件的整體制造，無(wú)需焊接、鉚接等組裝工藝，經(jīng)變換重新設(shè)計(jì)，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，從而起到減輕重量的效果。而且通過(guò)優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，能使零件的應(yīng)力呈現(xiàn)出最合理化的分布，降低疲勞裂紋產(chǎn)生的危險(xiǎn)性，從而提高零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、增強(qiáng)完整性和可靠性等性能、增加使用壽命。戰(zhàn)機(jī)的起落架是承受高載荷、高沖擊的關(guān)鍵部位，這就需要零件具有高強(qiáng)度的抗沖擊能力。美國(guó)F16戰(zhàn)機(jī)上使用3D技術(shù)制造的起落架，不僅滿足使用標(biāo)準(zhǔn)，而且平均壽命是原來(lái)的2.5倍。

第四，可快速修復(fù)零部件破損部分。在航天航空領(lǐng)域，重大裝備造價(jià)昂貴，如果使用過(guò)程中出現(xiàn)零部件損壞或零件尺寸不合要求等問(wèn)題，將造成很大經(jīng)濟(jì)損失。此時(shí)，選擇利用3D打印技術(shù)修復(fù)零部件破損部分，使整體裝備快速投入使用是明智的。以高性能整體渦輪葉盤(pán)零件為例，當(dāng)盤(pán)上的某一葉片受損，則整個(gè)渦輪葉盤(pán)將報(bào)廢，直接經(jīng)濟(jì)損失價(jià)值在百萬(wàn)之上。在以前，這種令人心痛的損失可能不可挽回，但是基于3D打印逐層制造的特點(diǎn)，我們只需將受損的葉片看作是一種特殊的基材，在受損部位進(jìn)行激光立體成形，就可以回復(fù)零件形狀，且性能滿足使用要求，甚至是高于基材的使用性能。由于3D打印過(guò)程中的可控性，其修復(fù)帶來(lái)的負(fù)面影響很有限。事實(shí)上，3D打印制造的零部件更容易得到修復(fù)，匹配性更佳。相較于其他制造技術(shù)，在3D修復(fù)過(guò)程中，由于制造工藝和修復(fù)參數(shù)的差距，很難使修復(fù)區(qū)和基材在組織、成分以及性能上保持一致性。但是在修復(fù)3D成形的零件時(shí)就不會(huì)存在這種問(wèn)題了。修復(fù)過(guò)程可以看作是3D打印過(guò)程的延續(xù)，修復(fù)區(qū)與基材可以達(dá)到最優(yōu)的匹配。這就實(shí)現(xiàn)了零件制造過(guò)程的良性循環(huán)：低成本制造+低成本修復(fù)=高經(jīng)濟(jì)效益。