制造飛機零部件是體現(xiàn)一個國家整體制造水平的標志重要標志，許多高端金屬零件，按傳統(tǒng)方法需先用大型設備鑄件，然后高溫鍛打，使其堅固耐用。

如今這一傳統(tǒng)方法已被顛覆，鑄鍛一體化3D打印技術，可以讓零件邊打印邊鍛造，這項技術已成功制造出世界首批3D打印鍛件。

其中包括西安航空發(fā)動機有限公司的一種發(fā)動機過渡段零件，以及我國研制的一款新型戰(zhàn)斗機的鈦合金接頭等。該成果突破了3D打印行業(yè)的最大障礙，開啟實驗室制造大型機械的新紀元。

人們常說，好鋼要“千錘百煉”、“鍛打成材”，這是因為只有反復鍛打，才能將鑄造金屬件的強度、韌性、疲勞壽命大幅提高到鍛件水平。

現(xiàn)代制造業(yè)通常是通過先鑄造、再鍛造、后銑削來制造高端金屬零件，但這一方法存在流程長、反復加熱能耗巨大、重污染等缺點，并且無法制造出材料變化的多功能零件，比如航空發(fā)動機整體渦輪。

鑄鍛一體化3D打印

在殲-15戰(zhàn)機上，其前起落架大型整體鈦合金支撐框尺寸大，結構復雜，傳統(tǒng)方法難以整體成形制造，而利用激光3D制造的鈦合金構件目前已經(jīng)累計飛行起降10000余架次，工作正常。

目前，我國已經(jīng)具備了使用激光成形超過12平方米的復雜鈦合金構件的技術和能力，并投入多個國產(chǎn)航空科研項目的原型和產(chǎn)品制造中。成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構件制造并且裝機工程應用的國家。

傳統(tǒng)制造缺點

傳統(tǒng)的鈦合金零件制造主要依靠鑄造和鍛造。其中鑄造零件易于大尺寸制造，但重量較大且無法加工成精細的形狀。鍛造切削雖然精度較好，美國F-22戰(zhàn)機主要承力部件便是大型鑄造鈦合金框。但是零件制造浪費嚴重，原料95%都會被作為廢料切掉，而且鍛造鈦合金的尺寸受到嚴格限制。

3萬噸大型水壓機只能鍛造不超過0.8平方米的零件，即使世界上最大的8萬噸水壓機，鍛造的零件尺寸也不能超過4.5平方米。而且這兩種技術都無法制造復雜的鈦合金構件，而焊接則會遇到可怕的鈦合金腐蝕現(xiàn)象。

某型戰(zhàn)機后機身部件

3D打印的優(yōu)點

激光3D打印鈦合金成形技術完全解決了這一系列難題由于采用疊加技術，它節(jié)約了90%十分昂貴的原材料，加之不需要制造專用的模具，原本相當于材料成本1~2倍的加工費用現(xiàn)在只需要原來的10%。

加工1噸重量的鈦合金復雜結構件，粗略估計，傳統(tǒng)工藝的成本大約是2500萬元；而激光3D焊接快速成型技術的成本僅130萬元左右，其成本僅是傳統(tǒng)工藝5%。更重要的是，許多復雜結構的鈦合金構建可通過3D打印一體成型，節(jié)省工時，還大大提高材料強度。F-22的鈦合金鍛件如果使用中國的3D打印技術制造，在強度相當?shù)那闆r下，重量最多可以減少40%。

3D打印不僅僅是打印鈦合金，很多金屬也可以

現(xiàn)今，國內外金屬3D打印機采用的金屬粉末一般有：工具鋼、馬氏體鋼、不銹鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻合金等。

我國航空航天的多位專家建議，在《中國制造2025》重大專項中列入此項技術，同時重點推動該技術與裝備在航空航天、先進兩機、核電、艦船、高鐵等重點支柱領域的應用，讓這一技術首先提高我國的制造能力與國防實力，將技術優(yōu)勢變?yōu)楦偁帉嵙Γ蔀閷崿F(xiàn)先進制造領域“中國夢”的國之重器、戰(zhàn)略推手。開辟機械制造史上前所未有的綠色時代。

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