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當(dāng)電弧增材制造技術(shù)與航天相遇

2022-04-24

2022年4月24日是第七個(gè)“中國航天日”，這一天也是我國首顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”衛(wèi)星發(fā)射紀(jì)念日，今年的“中國航天日”以“航天點(diǎn)亮夢想”為主題。那么就為大家科學(xué)普及一下：電弧增材制造技術(shù)如何與載人航天雙向奔赴？

電弧增材制造技術(shù)

電弧增材制造技術(shù)（Wire Arc Additive Manufacture，WAAM）是一種采用電弧或等離子弧作為熱源將金屬焊絲熔化，在程序或軟件控制下采用逐層熔覆原理，根據(jù)三維數(shù)字模型由線-面-體制造出接近產(chǎn)品形狀和尺寸要求的三維金屬坯件的先進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)。

電弧增材制造技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用案例

衛(wèi)星連接器殼體

2013年9月25日我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用快舟一號甲固體運(yùn)載火箭，將微厘空間一號試驗(yàn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，其搭載的核心部件之一——連接器殼體由中國兵器工業(yè)集團(tuán)材料院寧波所制造。

連接器殼體是火箭與衛(wèi)星的接口，是保障星箭解鎖分離和成功入軌的關(guān)鍵部件，該產(chǎn)品的制造復(fù)雜性較高，如果使用傳統(tǒng)的焊接辦法，易產(chǎn)生缺陷，成品率低，時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本較高。材料院寧波所相關(guān)團(tuán)隊(duì)采用電弧增材制造技術(shù)，成功突破了增材過程中變形大、加工難度高、后處理復(fù)雜等技術(shù)難題。該技術(shù)具有成型速度快、成型件尺寸靈活等優(yōu)點(diǎn)，尤其在大尺寸、復(fù)雜形狀構(gòu)件的高效快速成型方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢。

全尺寸鈦壓力容器原型

2019年3月7日消息，泰雷茲阿萊尼亞宇航公司（Thales Alenia Space）的團(tuán)隊(duì)成功地制造了用于未來空間探索載人任務(wù)的第一個(gè)全尺寸鈦壓力容器原型。該壓力容器高約1m，質(zhì)量約8.5kg，由鈦合金（Ti-6Al-4V）制成，采用電弧增材制造（Wire Arc Additive Manufacturing，WAAM）工藝沉積。由于能夠直接從數(shù)字繪圖到最終結(jié)構(gòu)，WAAM將兩個(gè)獨(dú)立的部分集成到一個(gè)部件中，無需長時(shí)間鍛造，并大大減少了機(jī)械加工產(chǎn)生的廢料量。通過使用這種AM方法，該團(tuán)隊(duì)使用的原材料比通過傳統(tǒng)工藝制造的容器要少30倍。

換句話說，每生產(chǎn)一個(gè)容器，就可以節(jié)省200多公斤的Ti-6Al-4V。

可回收火箭

Relativity計(jì)劃3D打印200英尺高的軌道火箭（稱為人族1號）的幾乎每個(gè)組件。其他火箭工廠使用3D打印機(jī)快速起草某些組件，但大多數(shù)組件是通過復(fù)雜的供應(yīng)鏈從供應(yīng)商那里引進(jìn)的。在Flatvity，火箭部件幾乎完全由單臂機(jī)器人制造，將金屬噴射成設(shè)計(jì)復(fù)雜的部件，可以替代數(shù)百個(gè)微小部件。大約90% 的火箭是3D打印的。正因?yàn)槿绱耍琑elativity 說它可以使用不到 1000 個(gè)零件，而傳統(tǒng)火箭使用超過100000個(gè)零件。

據(jù)悉，Relativity Space計(jì)劃2022年將發(fā)射世界首枚3D打印火箭。

英尼格瑪電弧增材點(diǎn)亮航天夢想

英尼格瑪于2011年成立，是一家在電弧增材制造技術(shù)深耕11年的企業(yè)，占國內(nèi)電弧增材制造技術(shù)領(lǐng)先地位，公司一直秉承“擁有能力承擔(dān)一定社會責(zé)任，具有存在價(jià)值的創(chuàng)新型科技公司”的愿景，依托自身在電弧增材制造技術(shù)的積累、自主研發(fā)的電弧增材制造裝備，與航空航天用戶緊密聯(lián)系，不斷在該領(lǐng)域中做更多創(chuàng)新性的研究和應(yīng)用。

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