3D打印技术及应用：3D打印技术应用于工业领域PPT教学课件.pptx

3D打印技术及应用科技强国

任务导学单

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PARTⅠ：3D打印用于航天工业

2013年，“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”获国家技术发明奖一等奖。这表明我国成为继美国之后，世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形技术的国家。北航的王华明教授完成直径达550mm，具有快速凝固径向定向微细柱状晶梯度组织的镍基高温合金发动机涡轮盘样件，叶片900°疲劳强度可以比第二代单晶高40%。

中航工业自控所持续跟踪3D打印技术的发展，继2013年在某复杂传感器外壳的再制造实验研究中获得了成功后，并于2014年开始了某型惯导台体3D打印的生产加工。接到任务后，自控所成立了专项攻关团队，采取并行作业的方式。我国成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术，所做零件经过8000小时以上的抗疲劳测试。做出右图机翼根部受力件，使用3D打印只有136公斤，相比传统锻件1706公斤的重量节省材料90%以上。工时也仅需几个小时。

西北工业大学凝固技术国家重点实验室一直从事3D打印技术的研究。其制造的C919飞机主承力梁试验样件长度5米、中央翼缘条试验样件长度超过3米。2015年9月25日，长征十一号在酒泉卫星发射中心成功发射，此次发射搭载了浦江一号卫星。而浦江一号也在国内卫星上首次应用了3D打印技术，其天线支架采用了3D打印钛合金材料。同济大学航空航天与力学学院利用AutoCAD软件和美国航空航天局的气动软件Tunel等在虚拟环境中制造、测试、评估后制造了一架微信无人驾驶飞机。这一过程中CAD电子图纸被转换成为三维打印机能识别的STL格式，后用3D打印机将其打印出来。下图为改飞机试飞成功。天津大学为神舟十号航天员量身设计的“赋型缓冲减振坐垫”，在继神五到神九之后，第六次升上太空为神舟飞船保驾护航。华中科技大学，研发出的选择性激光烧结成形设备，中国运载火箭技术研究院首都航天机械公司引进了一天该设备，并与华中科技大学联合成立了快速成形技术联合实验室，从事选区激光熔化技术的研究。

一架采用了3D打印技术生产的零件的“狂风”战斗机完成试飞由于3D打印制造出来的零部件完全符合航空航天领域对于未来器械设备制造的要求。1.“轻量化”和“高强度”一直是航空航天设备制造和研发的主要目标。3D打印技术所制造出来的零件能够很好的迎合这两个要求。2.3D打印技术低成本、快速成型的特点可以很好地解决航空航天设备所需零件一般都是单件定制的小部件的问题；

3.3D打印所特有的增材制造技术能很好的利用原材料，利用率高达90%，可以极大的节省成本。如带筋壁板的优化设计与制造：1.整体制造，减少装配，提高安全性2.内空结构，节省材料与能耗，减轻结构重量是实现绿色航空航天的新手段美国宇航局马歇尔太空飞行中心的工程师完成了3D打印火箭喷射器的测试，燃烧温度可达到3315摄氏度，展示了3D打印技术制造零部件的性能。而且使用了3D打印技术后，制造时间明显缩短，仅花了4个月的时间，成本削减了大约70%。

美国宇航局NASA新一代宇航服Z-2是为宇航员将来在火星生活，工作而设计。Z-2是史上首次用3D镭射扫描宇航员人身，并且用3D打印技术开发，制造而成的宇航服，与旧款Z-1相比，Z-2宇航服的上半身比较坚硬，更加耐用，并且满足宇航员舱外活动的需求并嵌入了仿生学设计理念，未来该宇航服将登陆火星。3D打印技术在节约成本和提升设计自由度上的效应吸引着航天企业加大对3D打印的投入，空客集团下属的空客防务及航天公司开始通过采用该技术来优化卫星支架的制造，降低成本超过20%，并使卫星重量减轻近1公斤。

PARTⅡ：3D打印用于汽车工业

其中金属3D打印在汽车上的应用主要有制动卡钳、敞篷支架和塑料模具制造等；尼龙3D打印在汽车上的应用主要有研发试制阶段、工装夹具制造、小批量最终量产制造和汽车改装等；塑料3D打印在汽车上的应用包括研发试制（造型阶段、设计阶段、试制阶段）和工装夹具（焊接车间、总装车间）；树脂3D打印在汽车上的应用有研发试制（主要包括造型阶段、设计阶段和试制阶段）。3D打印用于汽车工业

由于3D打印的快速成型特性，研发人员可以利用3D打印技术，在数小时内或数天内通过电脑制作出概念模型，再将3D设计图直接转换成实物，减少了复杂零部件开发中的开模环节，还具备更高的精度，使得车辆设计制造成本低、研发周期短、生产效率更高。3D打印允许多样的材料选择，不同的机械性能以及精准的功能性原形制作，使得设计人员在前期就能够随时修正错误并完善设计，尽早规避相应的错误。通过3D打印实现的错误规避和更加丰富的功能性实验，加快了零部件在设计层面的生产效率，并节约了研发设计当中发生错误所消耗的人力和物力成本。在汽车零部件设计方面

对