5月30日9時(shí)31分，長征二號F遙十六運(yùn)載火箭托舉著載有景海鵬、朱楊柱、桂海潮3名航天員的神舟十六號載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射。這是航天科技集團(tuán)六院（以下簡稱“航天六院”）研制的全系列動(dòng)力，第11次全程護(hù)航中國航天員筑夢蒼穹。

航天六院西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司將3D打印*新技術(shù)應(yīng)用于航天發(fā)動(dòng)機(jī)零部件制造，推進(jìn)航天液體發(fā)動(dòng)機(jī)研制、生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型升級。此次神舟十六號載人飛船上，由該公司研制的發(fā)動(dòng)機(jī)隔板夾層內(nèi)流通道的關(guān)鍵構(gòu)件—“加強(qiáng)肋”就是3D打印出來的，為“神舟問天”提供了強(qiáng)有力的動(dòng)力支撐。

58臺發(fā)動(dòng)機(jī)齊上陣

護(hù)航神舟十六號飛行乘組入駐“天宮”

總部位于航天基地的航天六院是我國*集運(yùn)載火箭主動(dòng)力系統(tǒng)、軌姿控動(dòng)力系統(tǒng)及空間飛行器推進(jìn)系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)為一體的專業(yè)研究院。

在此次載人航天工程任務(wù)中，航天六院承擔(dān)著長征二號F運(yùn)載火箭與神舟十六號飛船上的各種主推進(jìn)及姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)、熱控分系統(tǒng)及生命保障系統(tǒng)泵閥等的研制任務(wù)。其中，為長征二號F運(yùn)載火箭配套10臺發(fā)動(dòng)機(jī)，為神舟十六號飛船配套推進(jìn)艙、返回艙兩套推進(jìn)子系統(tǒng)共48臺發(fā)動(dòng)機(jī)，58臺發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)航神舟十六號飛行乘組入駐“天宮”。

長征二號F運(yùn)載火箭是目前我國*一型載人運(yùn)載火箭，為載人航天工程任務(wù)提供了“航天員專屬列車”。而發(fā)動(dòng)機(jī)是火箭的“心臟”，“心臟”的動(dòng)能越大、力量越足，就能帶領(lǐng)重型火箭去更高軌道的太空探索。

“火箭發(fā)動(dòng)機(jī)需要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、大推力、強(qiáng)振動(dòng)的惡劣環(huán)境下運(yùn)行，只要有一個(gè)零件出現(xiàn)故障，往往導(dǎo)致災(zāi)難性事故。因此，確保產(chǎn)品萬無一失，穩(wěn)妥可靠，是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制的鐵律�！焙教炝�院西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司增材制造創(chuàng)新中心副主任彭東劍表示，西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司生產(chǎn)制造了該火箭所用芯一級發(fā)動(dòng)機(jī)、二級發(fā)動(dòng)機(jī)、助推器發(fā)動(dòng)機(jī)，并采用3D打印技術(shù)制造相關(guān)零件，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)更可靠，效率速度雙提升。

上百臺3D打印設(shè)備投入運(yùn)行

航天液體動(dòng)力制造技術(shù)升級換代

隨著航天強(qiáng)國建設(shè)進(jìn)入加速推進(jìn)的關(guān)鍵時(shí)期，未來宇航發(fā)射任務(wù)大幅增加，航天液體動(dòng)力面臨更加繁難艱巨的型號交付任務(wù)和科研生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級的迫切需求。

“現(xiàn)有傳統(tǒng)制造方式下生產(chǎn)周期長、材料利用率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、不可檢不可測、合格率低等‘痛點(diǎn)’和‘堵點(diǎn)’還未完全解決；新型號研制過程中還采用‘設(shè)計(jì)—制造—試驗(yàn)’大閉環(huán)研制模式，設(shè)計(jì)迭代速度無法滿足液體動(dòng)力產(chǎn)品的快速研制�！迸頄|劍認(rèn)為，亟需充分利用增材制造技術(shù)優(yōu)勢，補(bǔ)齊當(dāng)前型號生產(chǎn)能力短板。

增材制造又稱3D打印，是以金屬粉末、金屬絲為原材料，通過逐層打印、堆積成型的方式實(shí)現(xiàn)構(gòu)件一體化成型的制造技術(shù)，目前已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。彭東劍介紹，航天發(fā)動(dòng)機(jī)需要大量采用高溫合金、鈦合金等難加工材料，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝流程長，其輕量化、低成本、快速研制的迫切需求與3D打印成型自由度高且快等特點(diǎn)高度契合。

由此，西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司非常重視金屬增材制造技術(shù)研究，曾與西北工業(yè)大學(xué)和華中科技大學(xué)組建創(chuàng)新聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，于2017年正式成立增材制造創(chuàng)新中心。為了將3D打印廣泛應(yīng)用于一線生產(chǎn)，該公司于2021年籌資建設(shè)增材制造產(chǎn)業(yè)化、研發(fā)雙中心，總面積達(dá)9000平方米，引進(jìn)了100多臺增材制造設(shè)備，形成了7大功能分區(qū)的智慧型工業(yè)布局。

走進(jìn)西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司增材制造創(chuàng)新中心，高大寬敞的廠房內(nèi)，100多臺大小不等的增材制造設(shè)備有序排放。在設(shè)備的成形倉內(nèi)，靈活移動(dòng)的激光束噴射著灼灼白焰，將金屬粉末不斷地熔化、粘接、冷卻，層層堆積，一個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬零部件被“打印”出來。

神舟十六號載人飛船上的“加強(qiáng)肋”是發(fā)動(dòng)機(jī)隔板夾層內(nèi)流通道的關(guān)鍵構(gòu)件，主要用于保證發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒穩(wěn)定性。彭東劍表示，“加強(qiáng)肋”是西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司增材制造創(chuàng)新中心自主研發(fā)的產(chǎn)品，“之前，產(chǎn)品采用熔模精密鑄造工藝生產(chǎn)，有29個(gè)工藝流程，配套設(shè)備多且依賴性強(qiáng)，合格率不足20%。通過3D打印技術(shù)替代熔模精密鑄造工藝，‘加強(qiáng)肋’的制造周期縮短了75%，合格率提升至98%，成本降低了30%，且產(chǎn)品多項(xiàng)性能指標(biāo)接近甚至超過傳統(tǒng)鑄件歷史*高值。”

3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)制造技術(shù)局限，重點(diǎn)解決航天液體動(dòng)力研制中的零部組件研制問題，產(chǎn)品合格率、制造流程和可靠性等顯著提升，實(shí)現(xiàn)了航天液體動(dòng)力制造技術(shù)的升級換代。彭東劍透露，預(yù)計(jì)該中心今年交付成品將超1萬件，零部件廣泛應(yīng)用到航天發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。

增材制造工程化應(yīng)用全國*

打造“黑燈工廠”及云制造平臺

增材制造作為“深入實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略”的主攻方向，加快建設(shè)質(zhì)量強(qiáng)國、航天強(qiáng)國、數(shù)字中國的重要手段，已成為我國制造業(yè)領(lǐng)域的亮麗“名片”，對推動(dòng)我國制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展，促進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量融合，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平起到了巨大作用。

近年來，以西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司為代表的一批西安增材制造企業(yè)，正在成為*產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“領(lǐng)頭雁”。彭東劍表示，目前，在中國增材制造工程化應(yīng)用方面，西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司增材制造創(chuàng)新中心位列*。

增材制造創(chuàng)新中心現(xiàn)具備鈦合金、高溫合金、航天專用高強(qiáng)不銹鋼等5類合金29種牌號材料的增材制造能力；突破了多孔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造、微細(xì)結(jié)構(gòu)精密增材制造、激光熔化沉積高性能修復(fù)等20余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，建立了從設(shè)計(jì)、材料、成型、后處理到檢測評價(jià)的全流程技術(shù)體系。此外，在技術(shù)研究及工程化應(yīng)用推進(jìn)過程中，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜三元閉式葉輪、噴注器、復(fù)雜殼體等50多型發(fā)動(dòng)機(jī)上600余種產(chǎn)品的增材制造。這些技術(shù)廣泛應(yīng)用于載人航天、火星探測、北斗導(dǎo)航等80余次宇航發(fā)射和飛行試驗(yàn)任務(wù)。

西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司錨定增材制造智能化、數(shù)字化、精益化的發(fā)展目標(biāo)，正在全力建設(shè)30000平方米的產(chǎn)業(yè)化基地。計(jì)劃在2025年建成基于數(shù)字化成型、智能監(jiān)控、智能物流技術(shù)的智慧化增材制造“黑燈工廠”，配套增材制造裝備300臺。同時(shí)，依托技術(shù)和資源優(yōu)勢，吸收社會(huì)優(yōu)質(zhì)增材制造生產(chǎn)資源，建成安全可信、協(xié)同高效的增材制造云端平臺，*西安增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為建設(shè)航天強(qiáng)國作出更大貢獻(xiàn)。

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