随着行业的成熟，增材制造技术在航空航天领域的市场应用已经显示出惊人的增长潜力，可以生产出复杂的几何形状，减少材料浪费，并提高设计灵活性。增材制造技术不仅适用于制造飞行器的复杂零部件，还可以实现在轨制造难以由地面发射的飞行器部件。随着技术的不断进步，增材制造有望成为传统制造方法的可靠且经济高效的替代方案。
本期，通过节选近期国内科研机构航空航天领域在增材制造方面的实践与研究的多个闪光点，3D科学谷与谷友一起来领略的这一领域的研究近况。
© 3D科学谷白皮书
基于选区熔化制造工艺的
涡轮预旋喷嘴结构优化设计与有限元分析
© 3D科学谷白皮书
谢晋、熊艳华、张灵俊、陈阿龙
中国航发四川燃气涡轮研究院
摘要：
为实现减轻航空发动机涡轮预旋喷嘴重量、缩短制造周期，根据涡轮预旋喷嘴组件的结构和加工特性，基于选区熔化制造技术(SLM)对其进行适应增材制造工艺的结构优化设计，并对预旋喷嘴的增材制造过程进行有限元分析，探究预旋喷嘴的最优成型方向和在增材制造中的变形情况。后期制造表明，通过SLM增材工艺的预旋喷嘴结构优化设计，可获得17.08%的轻量化效果，缩短了制造周期，达到轻量化的目的。
金属3D打印工艺
火灾爆炸危险性分析与评价
葛双优
中国航发沈阳发动机研究所
摘要：
金属3D打印技术已广泛应用到我国工业领域，但是关于金属3D打印工艺火灾爆炸危险性的研究较少，尤其是金属钛、铝，其粉体属于易燃易爆物质。为充分识别金属3D打印工艺火灾爆炸危险源，针对性地制定安全防护措施，保障生产安全。本课题运用故障树分析法、火灾爆炸指数法针对金属3D打印工艺过程中的火灾爆炸危险性进行分析评价，识别出可能导致火灾爆炸事故发生的危险源，以及相应的应对措施。并通过计算，验证了应对措施可以明显降低金属3D打印工艺火灾爆炸危险性。
燃气轮机叶片
快速熔模铸造工艺优化
刘树文1傅骏2魏灵玥2杨艳萍2徐光利3孙航博4
1.西安阎良国家航空高技术产业基地管理委员会2. 四川工程职业技术学院材料工程系3. 成都航飞航空机械设备制造有限公司4. 西安博胜航空装备有限公司
摘要：
针对传统熔模铸造工艺在确定压型尺寸时需要反复多次试验所带来的时间长、成本高问题，进行了叶片快速熔模铸造方法的研究。该方法采用ABS打印燃气轮机叶片，并通过粘接蜡质浇注系统组成熔模模组。经5层挂砂后将失蜡、焙烧后的铸造型壳浇注金属，获得了叶片铸件。同时，针对生产过程中的型壳破裂建立了变形协调方程，应用有限元软件分析获得了铸件和型壳的应力等效应力云图，提出了优化措施，最终获得了优质铸件。
高固含量热固性
固体推进剂3D打印技术
王杰1齐瑶1祁威1肖鸿1王奔1李伟2,3段玉岗1史佳齐4
1西安交通大学机械工程学院2. 航天化学动力技术重点实验室3. 湖北航天化学技术研究所4. 西安航天化学动力有限公司
摘要：
3D打印技术相比于传统的固体推进剂浇注成型方法具有更高的制造灵活性和安全性。然而传统打印方法多为低固含量的固体推进剂材料制造，对于高固含量（质量分数大于85%）的固体推进剂材料，传统挤出打印方式存在挤出不连续、成型质量差等问题，限制了发动机的整体性能。
针对上述问题，本课题基于超声减摩辅助挤出原理设计了双超声振子共振挤出高固含量热固性固体推进剂打印头。重点探究了打印过程中打印温度、挤出压力、喷嘴直径等关键工艺参数对于打印推进剂材料孔隙率的影响。在打印温度为70 ℃、挤出压力为0.6 MPa、喷嘴直径为1.7 mm，打印层高间距比为0.8的最优工艺参数条件组合下，可打印制备固含量为88%、孔隙率为3.46%、与设计目标相比打印制造误差被控制在0.4%以内的复杂变燃速热固性固体推进剂药柱结构，同时打印样件的拉伸强度较传统浇注样件提升56%，为复杂高固含量固体推进剂结构的制造提供了一个新思路。
航天领域3D打印
材料及工艺技术研究现状
李晶1闫峰2王锦1党晓明1王宇晴1何凯1
1金堆城钼业股份有限公司技术中心2. 航天推进技术研究院
摘要：
概述了3D打印技术在航天领域的研究现状，介绍了3D打印技术加工出的结构复杂、拓扑优化的几何形状零部件的特点。重点阐述了国内外应用于航天领域的3D打印制备技术的发展，包括金属基材料，定向能量沉积成形（DED）和粉末床熔融成形（PBF）等工艺和后处理技术，以及制造的航空航天零部件。总结了3D打印技术在航天领域应用的优势和不足，提出了技术改进和研究方向。
3D打印技术
在航空伞箱制造中的应用
关要轩、李湘
航宇救生装备有限公司
摘要：
阐述了国内外3D打印技术研究与应用现状和激光选区熔化技术成形特点。以航空航天制造领域铝合金薄壁伞箱为典型案例，围绕激光选区熔化工艺中如何控制变形零件、保证质量为关键点，从添加辅助支撑、工艺参数设置、退火处理及三维扫描检测等方面开展应用研究。
结果表明：通过科学设计辅助支撑、合理设置工艺参数和规范热处理，能够减少激光选区熔化中零件变形及其他缺陷产生。
l 谷专栏 l
欢迎高校及科研机构、企业科学家加入谷专栏，与业界分享对推动增材制造发展起关键作用的共性基础科研与应用成果，欢迎扫描下方图片二维码提交您的信息。
白皮书下载 l 加入3D科学谷QQ群：106477771
网站投稿 l 发送至2509957133@qq.com
欢迎转载 l 转载请注明来源3D科学谷
