南極熊導(dǎo)讀：2020年以來，激光鋪粉（SLM）、激光送粉、電弧熔絲等金屬3D打印技術(shù)在軍工航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用加速發(fā)展，特別是中國相關(guān)領(lǐng)域的需求出現(xiàn)爆發(fā)之勢(shì)。國外軍火承包商、火箭制造商已經(jīng)紛紛采用。

下面南極熊介紹一下電弧熔絲金屬3D打印技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)超大尺寸高性能金屬3D打印件的制造，而且速度效率還很高。

WAAM電弧熔絲3D打印技術(shù)（WireArcAdditiveManufacture，WAAM）。一般情況下，WAAM是一種利用逐層熔覆原理，采用熔化極惰性氣體保護(hù)焊接（MIG）、鎢極惰性氣體保護(hù)焊接（TIG）以及等離子體焊接電源（PA）等焊機(jī)產(chǎn)生的電弧為熱源，熔化金屬絲材，在程序的控制下，根據(jù)三維數(shù)字模型由線－面－體逐漸成形出金屬零件的先進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)。它不僅具有沉積效率高；絲材利用率高；整體制造周期短、成本低；對(duì)零件尺寸限制少；易于修復(fù)零件等優(yōu)點(diǎn)，還具有原位復(fù)合制造以及成形大尺寸零件的能力。

中國電弧熔絲增減材一體化制造10米級(jí)高強(qiáng)鋁合金重型運(yùn)載火箭連接環(huán)

國家增材制造創(chuàng)新中心、西安交通大學(xué)盧秉恒院士團(tuán)隊(duì)利用電弧熔絲增減材一體化制造技術(shù)，制造完成了世界上首件10m級(jí)高強(qiáng)鋁合金重型運(yùn)載火箭連接環(huán)樣件，在整體制造的工藝穩(wěn)定性、精度控制及變形與應(yīng)力調(diào)控等方面均實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)突破。

10米級(jí)超大型鋁合金環(huán)件是連接重型運(yùn)載火箭貯箱的筒段、前后底與火箭的箱間段之間的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。該樣件重約1t，創(chuàng)新采用多絲協(xié)同工藝裝備，制造工藝大為簡(jiǎn)化、成本大幅降低，制造周期縮短至1個(gè)月。目前，采用增減材一體化制造技術(shù)成功完成超大型環(huán)件屬國際首例。

隨著我國航空航天事業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)運(yùn)載火箭、空間站等大型化、整體化制造提出了更高需求。為搶占世界增材制造科技戰(zhàn)略高點(diǎn)，滿足我國航天事業(yè)發(fā)展需要，盧秉恒院士團(tuán)隊(duì)潛心研發(fā)，克服了多路打印的運(yùn)動(dòng)控制、大尺寸結(jié)構(gòu)件打印的變形與應(yīng)力調(diào)控等難題，成功實(shí)現(xiàn)了大型航天鋁合金回轉(zhuǎn)體構(gòu)件整體增減材制造成形、組織性能精確調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)突破，為我國航天型號(hào)工程的快速研制提供了技術(shù)支撐，亦讓我國深空探測(cè)裝備硬件能力得到大幅提升。

法國海軍完全3D打印艦艇螺旋槳，重達(dá)1噸

2021年1月18日，南極熊獲悉，國防承包商N(yùn)aval 集團(tuán)為法國海軍的一艘艦艇制造了一個(gè)完全3D打印的螺旋槳。

他們?cè)谶@項(xiàng)工作中使用了自己專門開發(fā)的電弧金屬絲熔融技術(shù)。據(jù)報(bào)道，螺旋槳擁有2．5米的跨度和5個(gè)獨(dú)立的200公斤重的葉片，是同類產(chǎn)品中最大的3D打印推進(jìn)器，也是第一個(gè)使用Naval 集團(tuán)自己的工藝制造的螺旋槳。

這個(gè)3D打印的螺旋槳早在2020年10月份就離開了海軍基地，一個(gè)月后，螺旋槳安裝到了獵雷艦Andromede號(hào)的中軸上。12月，螺旋槳成功完成了一系列海上試驗(yàn)。

滿足國防級(jí)質(zhì)量要求

可以說，軍艦是在一些相當(dāng)惡劣的條件下運(yùn)行的，涉及到腐蝕、疲勞和抗沖擊等等。因此，它們的生產(chǎn)必須滿足同樣苛刻的質(zhì)量要求。為了讓SSF（艦隊(duì)支援服務(wù)部）和DGA（法國國防采購局）授權(quán)在正常工作條件下對(duì)葉片進(jìn)行測(cè)試，Naval集團(tuán)必須與認(rèn)證公司Bureau Veritas緊密合作，以制定全面的技術(shù)論證文件。

3D打印螺旋槳的基地主任Emmanuel Chol表示：＂獲得軍艦質(zhì)量需要嚴(yán)格的開發(fā)。近三年的研發(fā)工作－－由技術(shù)和創(chuàng)新部與南特中央理工學(xué)院在LabCom海事技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的框架內(nèi)合作進(jìn)行－－投入到金屬絲熔融沉積工藝的開發(fā)中。＂

海軍應(yīng)用3D打印的優(yōu)勢(shì)

雖然3D打印螺旋槳是一項(xiàng)重大成就，但這只是Naval集團(tuán)的第一步。在這個(gè)成功項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，Naval集團(tuán)將專注于重新設(shè)計(jì)其他可受益于3D打印的海事部件。

除了減輕重量和大幅縮短交付時(shí)間外，為3D打印重新設(shè)計(jì)部件還可以提高能量和推力效率，甚至可以改善隱身行動(dòng)中部件的聲學(xué)特性。此外，DED技術(shù)相當(dāng)適合零件修復(fù)，減輕破壞性事故后的損害和停機(jī)時(shí)間。

安裝葉片的海軍集團(tuán)基地主任Eric Balufin總結(jié)道：＂這種3D打印螺旋槳的組裝顯示出未來的巨大前景。這種新技術(shù)將使我們能夠大大減少技術(shù)限制，因此可以為無法通過傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的復(fù)雜幾何形狀提供新的制造解決方案。它還將使我們能夠大大縮短生產(chǎn)時(shí)間，從而減少在役支持。＂