3D打印技術作為一項前瞻性和國家戰(zhàn)略性技術，其工程應用性很強，領域跨度很大，對未來制造業(yè)，尤其是高端制造業(yè)的發(fā)展十分重要。新一代武器裝備不斷向高性能、高可靠性、長壽命、低成本方向發(fā)展，越來越多地采用整體結構，零件趨向復雜化、大型化。南京機電產品眾多，其中不乏許多尺寸較大、結構復雜的薄壁結構件，帶有復雜內流道及型腔的結構件，這些結構件應用傳統(tǒng)工藝制造難度大、周期長、合格率低，很難滿足科研生產的需求，已成為南京機電零部件制造的瓶頸性問題。為了解決這些瓶頸問題，3D打印技術被推上南京機電科研生產的“舞臺”勢在必行。

 

　　3D打印技術在國內外均受到重視并在很多行業(yè)領域得到了大力的推廣和應用，如汽車、模具、醫(yī)療、生物、陶瓷及航空航天等領域，并得到國內政策法規(guī)的大力支持。3D打印技術是以數字化、人工智能化及新型材料應用為特征的增材制造生產方式，幾乎可以成型任意形狀零件，被稱為未來的標志性技術之一。3D打印技術是在計算機的控制下基于增材制造原理，立體逐層堆積離散材料，進行零件原型或最終產品的成型與制造技術。該技術以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統(tǒng)，將3D實體變成若干個2D平面，利用激光束、電子束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、熱塑性材料等特殊材料進行逐層堆積粘結，最終疊加成型，制造出實體產品，在一定程度上能解決一些傳統(tǒng)加工技術無法解決的問題。而其中金屬3D打印技術作為整個3D打印體系中最前沿和最有潛力的技術，是先進制造技術的重要發(fā)展方向。其在航空領域的研究推廣將解決一批由于現有加工技術的先天不足而導致的產品設計、性能方面研發(fā)的空間限制，將為航空產品的科研生產提供一種新思路。

 

　　在航空航天領域，3D打印技術主要應用于制造機身結構件、飛機附件、發(fā)動機零部件等。運用3D打印技術在產品結構設計及生產時具有如下優(yōu)點：（1）輕量化減重結構：利用中空夾層、薄壁加筋、鏤空點陣及內置蜂窩等結構，在保證產品性能的同時最大限度的實現產品輕量化。（2）復雜內腔結構：零件的內腔形狀、尺寸、布局可以根據功能需求進行自由設計，從而實現“功能優(yōu)先”的設計理念。（3）整體化功能集成：對于復雜零件進行整體化功能集成可大大減少零件數量，降低裝配風險，實現減重并增加可靠性。（4）快速研制與快速制造（制毛坯）：加速產品研制進程，加速迭代，可大幅度縮短復雜結構零部件的生產周期，增加材料的利用率。（5）組合制造：充分利用3D打印工藝和傳統(tǒng)加工工藝（鍛造、鑄造、機械加工等）各自的優(yōu)勢，對復雜零件進行組合制造，實現產品和交貨期的最佳匹配。（6）修復與再制造：對于生產過程中的產品加工缺陷或服役期間的磨損進行修復與再制造，恢復產品幾何及力學性能，降低成本并減少能源消耗。

 

　　南京機電十分重視3D打印技術在公司內的推廣與應用。結合科研生產任務，3D打印技術已經運用于南京機電難交付復雜零部件的加工生產，突破了某些瓶頸問題，解決了某些關鍵性工藝技術問題，實現了復雜薄壁零部件的制造。例如，現研制產品中存在傳統(tǒng)加工手段較難實現和生產加工周期較長無法滿足交付需求的零組件，如輔助動力的渦殼組件、發(fā)動機驅動泵、殼體及安裝座等。可將3D打印技術運用于這些產品零件毛坯的試制生產。其中，渦殼組件屬于薄壁殼體類零件，由渦殼、高壓進氣罩、蒙皮及接頭四部分組成，材料為高溫合金，該零件鑄造難度大，鈑金成型困難。根據渦殼組件的實際使用條件，現采用3D打印技術結合機加工藝完成渦殼組件加工。其中渦殼尺寸大，懸空結構多，3D打印時零件易發(fā)生收縮、翹曲變形，而且尺寸精度控制難度大，通過采取某些措施有效的控制了變形并保證了尺寸精度。該3D打印渦殼組件通過了性能試驗，已經成功運用在航空產品中。不銹鋼材料的分油蓋既帶有球形殼體又有復雜內流道和型腔，傳統(tǒng)采用鑄造，分塊制造并進行組焊的方式，加工工藝難度大，研制周期長。現采用3D打印技術，通過成形工藝優(yōu)化，實現分油蓋零件的一體化制造，根據功能要求設計復雜內流道，減少了加工工序，研制周期縮短了50%，產品合格率顯著提升，目前已完成交付使用。

 

　　通過快速成型方法，不僅可以快速實現精密毛坯的生產，也能夠快速的響應設計更改的需求。“十三五”期間，南京機電將規(guī)劃工藝實驗室，籌建3D打印工作站，推進3D打印技術在南京機電產品的推廣應用，并將促進南京機電產品結構設計思想的解放與提升，對未來新研產品零組件結構的設計提供了更廣闊的工藝實現支持，對新一代武器裝備的輕量化、高性能提供了技術支持。