3D打印助推中国新战机研制 五股值得关注(2)

　　激光钛合金成形技术则完全解决了这一系列难题，它节约了90%的昂贵的原材料，还不需要制造专用模具，原本相当于材料成本1-2倍的加工费现在只需原来的10%。加工1吨重的钛合金复杂结构件，传统工艺成本大约2500万元，而激光3D焊接快速成型技术的成本仅130万元左右，仅是传统工艺的5%。

　　更重要的是，许多复杂结构的钛合金构件可以通过3D打印的方式一体成型，不仅节省了工时，还大大提高了材料强度。“观察者网”文章表示，美国F-22战机的钛合金锻件如果使用中国的3D打印技术制造，在强度相当的情况下，重量最多可减少40%。文章表示，在航空领域，在中航成飞和沈飞的下一代战斗机设计研发中，激光钛合金成形技术已得到广泛运用。通过这一技术，正在研制的两型第五代战斗机歼-20和歼-31采用钛合金的主体结构，成功降低了飞机的结构重量，提高了战机的推重比；沈飞在一年之内连续组装出歼-15、歼-16、歼-31等多型战斗机并试飞，很大程度上得益于钛合金3D打印的低成本和快速、便捷。

　　此外，中国民用航空制造业也开始应用这一技术。在西北工业大学凝固技术国家重点实验室下设的激光制造工程中心，通过激光立体成型技术为将于2014年投产、2016年投入运营的国产客机C-919制造了钛合金翼梁，长度超过5米。除制造外，这些部件即使出现问题，也可以使用同样的技术进行修复，而无需重新制造，这将可以节省大量用于更换受损部件的费用。凭借激光钛合金成形技术，中国在航空材料科学领域第一次走在了世界先进水平的前列，正因为如此，今年1月18日，国务院向“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”颁发国家技术发明奖一等奖。

　　■“3D大战”真的来了

　　中国在钛合金3D打印技术上的突飞猛进，使该领域的先行者美国甚为着急。今年1月14日，美国Sciaky公司宣布，他们已成功掌握了突破性的直接制造技术，使用电子束进行钛合金3D打印，制造的零件尺寸可以达到5.8米×1.2米×1.2米。

　　Sciaky表示，自己找到了一种比激光更厉害的能量源：电子束。利用功率高达42千瓦的电子束枪，Sciaky的3D打印机可达到超高速，每小时能打印15-40磅金属钛，而大多数竞争者仅能达到每小时5磅。从数据上看，这一打印速度和零件尺寸已超过中国。不久前，中国西北工业大学刚用钛合金激光3D打印技术生产了长度为5米的飞机主承力梁，而中航3D激光打印技术则可打印4米×3米×2米的零件，虽在长度上不如美国，但在面积上仍领先美国。

　　美国空军和军工巨头洛克希德·马丁公司立即宣布，与 Sciaky加强合作，用该公司生产的襟副翼翼梁装备正在生产的F-35战斗机。据估计，如果3000多架战机都使用这种技术制造零部件，不仅大大提高“难产”的F-35战机的部署速度，而且还能节省数十亿美元成本。目前，使用3D打印钛合金零件的F-35已经进行了试飞。

　　“3D大战”的“战火”已蔓延至太空。2012年7月，美国太空网透露，美国宇航局(NASA)正在测试新一代3D打印机，可以在绕地球飞行时制造设备零部件，并希望把这种打印机送到火星上。早在2002年，NASA就研制出3D打印机，能按要求在短短几小时内为建筑物组件或工具制造金属零件。不过，由于打印机有些笨重，NASA一直在进行改进。一旦成功，这对美国的太空霸权无异于如虎添翼。宇宙飞船里可谓真正的寸土寸金，一旦飞船上面的某个零部件坏了，想换一个新的非常困难，而携带备用零件的话会增加飞船体积和重量。飞船升空时带上一台3D打印机，宇航员们就只需携带所需的金属丝物料，不用携带零部件成品，节省空间的同时减轻了负载，更重要的是，他们几乎可以按需打印任何物品，上太空时，也无需担心发射时遗漏物资和设备。

　　这一消息让另一航天大鳄——欧洲有些坐不住。今年2月初，欧洲航天局宣布，将利用3D打印技术在月球上建立首个人类基地，据英国《每日邮报》报道，欧洲航天局计划让机器人携带3D打印机“空降”到月球上，它们将就地取材，利用3D打印技术将月球上的原始土壤转变成建筑材料。欧洲航天局表示，月球基地建筑材料的90%都可能实现就地取材。欧洲太空专家表示，一切进展顺利的话，该月球基地有望在未来40年内投入使用。

　　对于各个大国来说，在这场“3D大战”中的输赢可能决定未来的命运。与航空航天业相比，3D技术早已在其他工业制造、生物医疗、建筑工程、个人化定制等领域广泛应用。由于只需要一张三维图就可以“制造任何东西”，如果3D打印机进入家庭，每个人都可以是一家工厂。英国《经济学人》杂志认为3D打印技术将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”，整个世界的制造业与物流格局都会因此被彻底颠覆。

　　美国已将3D打印视为再次夺回制造业大国地位的重要技术。据《经济日报》报道，2011年，中国在工业规模上压倒美国，成为世界第一工业国。此前只有英国和美国两个世界霸主曾占据这一位置。虽然美国依然有发达的金融业和强大的军队，但还是有不少美国人担心美国会因此衰落，而与中国廉价劳动力竞争的一个途径就是通过改进制造技术，提高生产率，通过一台台3D打印机，将那些制造业从中国工人的手上夺回去，打破中国“制造大国”的地位。

　　《湖北日报》表示，在即将到来的第三次工业革命这一历史时刻，中国如果赶不上、抓不住机会，良好发展态势可能会受到影响，就像当年英国人用纺织机“打败”中国、印度的手工织品一样。面对欧美咄咄逼人的攻势，中国必须增强忧患意识。令人欣喜的是，在这场“3D大战”中，发达国家目前虽有优势，但我们的差距并不大，如果中国及时重点布局，完全可能“弯道超车”。（世界报）