在科技革新與成本管控雙重驅(qū)動(dòng)的背景下，增材制造（3D打?。┘夹g(shù)作為新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表之一，目前已成為高端制造業(yè)降本增效的利器。中國(guó)航天科工三院31所增材制造中心充分發(fā)揮3D打印的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從材料、設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈條貫通創(chuàng)新，通過(guò)一系列具有創(chuàng)造性的實(shí)踐，交出了一份降本增效 “新答卷”。

材料開(kāi)源
— 寬粒徑粉末與大層厚工藝的

雙劍合璧

金屬粉末是增材制造的根本，其質(zhì)量穩(wěn)定性和成本經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。工藝參數(shù)是增材制造的成形之要，其精準(zhǔn)性直接決定產(chǎn)品性能與經(jīng)濟(jì)效益。

31所增材制造中心通過(guò)寬粒徑粉末和大層厚工藝耦合驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了低成本增材制造產(chǎn)品穩(wěn)定成形，相關(guān)成果已逐步推廣應(yīng)用至高溫合金、鈦合金等各型產(chǎn)品中。寬粒徑粉末能夠直接利用上游制粉過(guò)程中的次生品，大幅降低了原材料采購(gòu)成本。以某型號(hào)用鈦合金粉末為例，其單價(jià)降低34%左右，預(yù)計(jì)生產(chǎn)成本可節(jié)省達(dá)千萬(wàn)元。大層厚打印能夠通過(guò)減少打印層數(shù)直接降低打印時(shí)間，對(duì)于大型和批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，不但成倍提升了打印效率，還顯著降低了打印成本。

設(shè)計(jì)革新

一體化集成

打破傳統(tǒng)制造壁壘

增材制造技術(shù)最大的好處是可以為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供新的思路，為產(chǎn)品制造突破成本的瓶頸提供了新的可能。

近年來(lái)，31所增材制造中心與多型號(hào)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)積極溝通，大力推動(dòng)基于增材制造的設(shè)計(jì)在產(chǎn)品上的廣泛應(yīng)用，開(kāi)展典型產(chǎn)品的一體化設(shè)計(jì)和集成制造，原本數(shù)十個(gè)零件經(jīng)鈑金、焊接、機(jī)加、裝配等多工序完成的制造流程，最終優(yōu)化為一次打印成形。以某機(jī)匣為例，單個(gè)產(chǎn)品加工周期由80天縮減為30天以?xún)?nèi)，大幅降低了制造成本，消除了原方案的潛在故障點(diǎn)，顯著提升了產(chǎn)品的整體質(zhì)量和可靠性。

工藝減負(fù)

支撐方案的輕量化

革命

支撐是增材制造打印過(guò)程中必不可少的“腳手架”，支撐設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣直接影響到產(chǎn)品的原材料消耗、打印時(shí)長(zhǎng)和后處理難度，與制造成本和質(zhì)量息息相關(guān)。

為實(shí)現(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)輕量化，增材制造中心通過(guò)先進(jìn)的算法和仿真技術(shù)，對(duì)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化等處理，實(shí)現(xiàn)支撐的精準(zhǔn)投放。通過(guò)綜合考慮支撐重量、強(qiáng)度、去除性等因素，在確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠的前提下，顯著壓縮了支撐粉末消耗，推動(dòng)制造成本壓降。

變廢為寶

循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綠色智慧

原材料的物盡其用是生產(chǎn)成本管控的重要環(huán)節(jié)。金屬粉末增材制造過(guò)程中，不可避免地產(chǎn)生大顆粒廢棄粉末，由于其表面氧化、相互粘連、球形破碎等原因，無(wú)法直接用于產(chǎn)品打印。

31所增材制造中心積極推動(dòng)粉末回收利用，將大顆粒粉末二次篩分、分級(jí)使用，確保其中的合格粉末不被“誤判”，再將最終篩分確認(rèn)的大顆粒粉末收集保存，用于打印產(chǎn)品特征件、非承力驗(yàn)證件等，提升材料利用率。

此外，打印過(guò)程中的金屬基板由于不斷加工減薄，部分已無(wú)法繼續(xù)使用。中心通過(guò)切割、車(chē)銑等方式，將過(guò)薄基板改制為產(chǎn)品后處理所需的定位工裝、吊裝夾具等，實(shí)現(xiàn)了基板價(jià)值的全生命周期管理，節(jié)省了工裝原材料采購(gòu)成本。

從落實(shí)管理提升、壓降成本支出到推動(dòng)設(shè)計(jì)工藝協(xié)同、優(yōu)化產(chǎn)品方案，31所增材制造中心逐步實(shí)現(xiàn)了成本管控在產(chǎn)品原材料和制造過(guò)程的應(yīng)用實(shí)踐。后續(xù)，31所增材制造中心將聯(lián)合設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)挖掘增材制造技術(shù)應(yīng)用潛力，制造更多“物美價(jià)廉”的動(dòng)力產(chǎn)品，為31所高質(zhì)量發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。

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