西安航天发动机有限公司助力航天液体动力研制生产的3D打印技术

增材制造-3D打印技术为复杂精密部件带来了设计优化与制造的重大机会。除了减轻重量并实现性能优化外,3D打印技术还可以显著节省成本并缩短制造周期。

3D打印在制造复杂部件时所体现出来的优势,为火箭发动机的制造打开了新的大门。正如《3D打印与工业制造》一书所指出的,3D打印开启了下一代经济性的火箭发动机制造之路。

我国大型液体火箭发动机研制生产企业-西安航天发动机有限公司,自2014年开始深耕金属增材制造技术以来,先后通过增材制造技术为我国深空探测、载人空间站、探月工程和北斗导航等航天重大工程的实施提供了技术支持和保障。

本期,3D科学谷将分享的是西安航天发动机有限公司在增材制造技术领域取得的成就,及其与增材制造合作伙伴铂力特取得的合作成果。

Video Cover_BLT_CCTV7

CCTV 7频道专访航天科技集团六院西安航天发动机有限公司,探索3D打印技术应用于火箭发动机制造。

助力航天重大工程

block 全方位深耕航天特种构件增材制造

西安航天发动机有限公司,始建于1965年,是我国唯一的大型液体火箭发动机研制生产厂。建厂50多年来,工厂先后研制生产常规运载、新一代高性能/绿色环保液氧煤油、上面级、轨姿控等近百余种液体火箭发动机,系列动力系统助力我国航天完成探月工程、载人航天、北斗组网、火星探测等国家重大工程的实施,创造中国航天史上的多个第一,助推我国航天实现一次次腾飞,为祖国的航天事业发展立下赫赫战功。

西安航天发动机有限公司从2014年开始在金属增材制造领域耕耘。2017年3月,国防科工局批复以西安航天发动机有限公司为主依托单位、联合铂力特及其他9家国内增材制造领域的顶尖高校和企业设立国防科技工业航天特种构件增材制造技术创新中心,多方位与铂力特、华科、西交大、西工大等单位开展深度合作。

通过合作,西安航天发动机有限公司实现了技术研制能力的快速提升和工程化应用的多点推进,先后掌握了:

l 高强钢/航天专用高强不锈钢等14种牌号材料的增材制造成形和后处理工艺;

l  航天特种构件增材制造轻量化设计;

l  铜/钢异种材料组合增材制造;

l  600mmX600mm 超大幅面精密构件增材制造形性控制、增材流道结构高表面质量磨料流光整等系列关键技术;

l  完成了常规运载等33种型号中多腔道/多通道喷注器等7类结构、200余种复杂精密构件的增材制造成形。其中,90余种装机试验通过热试车考核,30余种实现批量交付,增材制造构件先后成功参与了天问一号、实践卫星、北斗导航系统双星等50余次发射和飞行试验,为我国深空探测、载人空间站、探月工程和北斗导航等航天重大工程的实施提供了技术支持和保障。

block 全方位合作推进航天增材制造产业化应用

伴随时间轴的延伸,铂力特与西安航天发动机有限公司(国防科技工业航天特种构件增材制造技术创新中心)合作逐步深入。

BLT-C1000铂力特同轴送粉增材制造设备BLT-C1000©铂力特

在公司成立之初,双方以课题形式开始了试探性合作。2015年,根据西安航天发动机有限公司重型运载发动机摇摆机构大型环架构件的高性能研制需求,设立课题共同开展航天专用高强不锈钢LMD工艺研究,完成了发动机大型环架构件的高性能研制,同年交付BLT-C1000同轴送粉设备,协助西安航天发动机有限公司完成设备上的工艺转化,目前BLT-C1000已成为各类发动机大型框梁构件高性能制造的专机,该型设备也以其稳定、高效成形等特点得到用户好评。

2016年,铂力特联合西安航天发动机有限公司等10家单位共同承担了科技部国家重点研发计划“高稳定性粉末床激光选区熔化增材制造工艺与装备”,针对某型预研液体火箭发动机钛合金阀体的高性能整体制造需求,双方合作开展铺粉工艺与装备,按项目要求完成了阀体的高性能制备并在发动机中实现了工程试用,铂力特按约定要求交付该公司铺粉设备BLT-S300。

增材制造技术在我国航天液体动力领域尝试性应用取得成功后,从2017年开始,进入到快速深化应用阶段,双方合作也从起初课题等试探性合作步入到材料研发、设备开发、复杂构件形性控制、后处理(热处理、磨料流)等全流程、全方位深度合作,特别是在设备成形规格研发和大尺寸复杂精密构件形性控制方面,由开始的单光束250mmX250mm中小幅面到2020年初的单光束400mmX400mm中大幅面到如今的4光束600mmX600mm超大幅面,增材技术服务型号的能力得到显著提升。

截至目前铂力特前后已向西安航天发动机有限公司交付BLT-S300/S310/S450/S600/C1000各型增材设备共计8台。

西安航天发动机有限公司(国防科技工业航天特种构件增材制造技术创新中心)已经成为航天系统内增材制造技术应用示范基地和铂力特在航天领域产业化应用的重要展示窗口,双方已经建立起全面、长期的战略合作伙伴关系,将持续共同推进增材制造技术在航天领域的应用和发展。

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