3D打印技术在航天器制造中的应用

张昱煜 秦绪国 闫月辉

（北京航天长征飞行器研究所，北京，100076）

3D打印技术在航天器制造中的应用

张昱煜 秦绪国 闫月辉

（北京航天长征飞行器研究所，北京，100076）

本文从3D打印技术的基本概念和原理入手，总结分析了3D打印技术在航天器制造中的应用现状，并从研发周期、研制成本、航天器性能、航天器修复等方面详细总结分析了3D打印技术在航天器制造中的应用优势，可以为相关研究人员提供参考。

3D打印；航天器

3 D打印技术自问世以来就引起了极大的关注，3D打印产业的增长速度也超过了人们的认知，其带来的社会效益、经济效益都远远超过了人们最初的预期。3D打印技术给制造业带来的巨大变革毋庸置疑，尤其是航天器制造方面，3D打印技术已经可以被应用在零部件制造到整机制造各个方面，有效缩短航天器制造的周期，减少机械加工量，增加航天器寿命，是航空航天领域中的关键技术之一。

1 3D打印技术概述

3D打印技术（又称增材制造技术）是信息网络技术、先进材料技术与数字制造技术的密切结合，目前已经在航天器制造、模具制造以及汽车制造等领域中广泛应用，3D打印产业也在各个领域中逐步站稳脚跟，市场规模不断扩大[1]。随着人们对3D打印技术理解的不断深入，3D打印技术的内涵也在不断深化，其边缘产业也得到了快速发展。

2 3D打印技术在航天器制造中的应用现状

2.1 政府和军方大力支持，政策环境进一步优化

美国的3D打印技术目前处于国际领先地位，这与美国政府和相关机构的大力支持是分不开的，美国国家增材制造创新机构（NAMII） 于2015年9月发布了新版的美国3D打印技术路线图，对相关的重要领域进行了规划。我国近几年来也大力支持3D打印技术与3D打印产业，已经将3D打印产业的发展上升到国家战略层面，也对3D产业的发展做出了整体计划[2]。

2.2 3D打印应用范围进一步扩展，由零部件扩大到整机

最初国内外的相关机构利用3D打印技术制造战斗机、导航、卫星等大型军事航天器的零部件，逐步扩展应用到制造无人机、小卫星等其他普通航天器零部件的过程中，到今天，3D打印技术已经可以从制造各类航天器的零部件扩展应用到制造各类航天器的整机，充分显示了3D打印技术在该领域的应用前景[3]。

3 3D打印技术在航天器制造中的应用优势

3.1 缩短新型航天器的研发周期

3D打印技术由于其特点，可以在航天器研制过程中不研发和制造相关零部件的模具，从而缩短一些金属零部件的制造流程[4]。3D打印技术还具有非常灵活、高柔性等特点，使其适用于复杂零件的快速研制，从而进一步提升新一代航天器的研制周期。

3.2 提高材料的利用率，降低制造成本

传统的金属材料制造方法来制造航天器的材料，容易导致原材料的使用率很低，延长研制周期的同时大大的提高了航天器的研制成本。金属3D打印技术作为一种快速成型技术，材料的加工程序被简洁化，整个材料的研制周期较传统方法被大大缩减，从而大幅度提高了材料的使用率，通常可以达到60%，降低了制造成本[5]。

3.3 优化零件结构，减轻重量，减少应力集中，增加使用寿命

在3D打印技术出现之前，传统的航天器制造方法已经不能再进一步优化，不能进一步降低航天器零部件材料的重量。3D打印技术可以优化复杂零部件的结构，在不降低性能的同时减轻航天器的重量。同时，3D打印技术使得零部件的结构更加合理，各个零件承受的应力也分布的更加均匀，从而可以减少对零部件的损耗，从而增加航天器的使用寿命。

3.4 零件的修复成形

受损航天器的修复技术也是航空航天领域中非常重要的技术之一，其关键技术是航天器零部件的修复技术，传统的修复方法不能快速的找到零件受损处及受损原因，导致效率较低，且修复的效果一般不理想。金属3D打印技术由于其快速成型的特点，对于航天器受损零件的修复和成型有着广泛的应用价值。

4 结束语

3D打印技术给航天器制造领域带来的变革将不会停止，将会在更多的航天器制造和修复过程中扮演着重要的角色。随着3D打印产业的快速发展，3D打印技术也将会在其他领域被广泛应用，大放异彩。

（References）

[1]吴复尧, 刘黎明, 许沂, 等. 3D打印技术在国外航空航天领域的发展动态[J]. 飞航导弹, 2013(12)：10-15.

[2]陈少春, 王晖娟. NASA推进3D打印技术在航空航天领域的应用[J]. 战术导弹技术, 2014(2)：114-114.

[3]郭朝邦, 胡丽荣, 胡冬冬,等. 3D打印技术及其军事应用发展动态[J]. 战术导弹技术, 2013, 6(6)：1-4.

[4]刘铭, 张坤, 樊振中. 3D打印技术在航空制造领域的应用进展[J]. 装备制造技术, 2013(12)：232-235.

[5]兰天. 3D打印技术应用的意义[J]. 内蒙古科技与经济, 2014(2)：106.

上接P64页

在信号系统和反馈系统的实际判断过程中，将它们的瞬间变化的值作为参考，来比较逆变电路下各个期间之间的功率变化，将整体的功率运营控制在合理的范围内，是实际的输出能跟着指令走，达到自己所期望值，适应暂态质量问题出现时的电压瞬间变化问题。时代发展而产生的负面影响。因为暂态电能的巨大风险性，如何更好的解决其检测和控制的问题，成为亟待解决的难题。本文就检测环节和控制策略提出了一系列有力的建议,希望能更好地解决暂态电能质量的问题，促进国家更好的发展。

参考文献（References）

4 结束语

综上所述，暂态电能是当下电能企业发展为适应

[1]房国志.暂态电能质量检测方法的研究与实现[D].哈尔滨理工大学, 2013.

[2]郭知非.暂态电能质量检测方法研究[D].湖南大学, 2012.

[3]刘奇.暂态电能质量实时监测与数据压缩方法的研究[D].重庆大学, 2012.

张昱煜（1979-）男，湖南澧县，硕士研究生，高工，研究方向：飞行器设计。