2022年12月,央视军事频道“砺剑”系列节目公开报道了中航工业沈飞研究所内部的五代机生产线。
据该条生产线负责人表示,这条五代机生产线应用了国内最新的3D打印技术,从而大幅压缩了制造成本与生产工序,使国产五代机的产能获得了质的提高。
这条报道立即在军迷圈引发了强烈反响:这是官方首次确认中航工业将3D打印技术应用于国产尖端战斗机领域。那么,中国真的能用“打印机”源源不断地制造五代机吗?
神奇的3D打印技术按照人们对工业发展阶段的划分,目前全世界正处于第四次工业革命的起步阶段,而3D打印技术便是第四次工业革命最重要的技术领域之一。
它是一种以数字模型为基础,运用粉末状金属或可粘性塑料以逐层打印的方式来制造物体的技术手段。
3D打印技术最早出现于上世纪90年代末,由美国麻省理工学院所开发。人们惊讶地发现,使用3D打印技术制造物体的过程与以往人们制造物体存在本质不同——
它突破了复杂异形构件的生产技术瓶颈,可以在无模具的情况下轻松“打印”出任何一款由计算机确定的物体模型。
因此,理论上3D打印在制造过程中可以省去许多步骤,例如制造模具、校正模具、产品打磨等等,不仅大幅缩短了生产周期,而且也有效降低了工业制造成本。
毕竟在计算机的自动化操控下,3D打印技术的整个生产过程几乎是不存在任何材料损耗的。
此外,3D打印技术还可以让生产者更加精准地把控每一道生产环节,并通过计算机将产品每一次改进数据进行存档。凭借3D打印技术带来的便利,第四次工业革命已经对人类的生产力水平带来了极其深刻的变革。
中航工业应用3D打印从前面的介绍可以看出,3D打印技术作为眼下最新的工业革命成果,对制造业带来的意义堪称不可限量。那么,中航工业究竟是如何将这一新技术应用于国产五代机的制造的?
2015年,中国官方发布《国家增材制造产业发展推进计划》,将3D打印技术列入国家重点培育领域。这被认为是3D打印技术在国内得到大规模应用的起点。
国防大学的李大光教授是这一项目的推动人之一,他敏锐地察觉到了3D打印技术对军工生产的重大价值:
“在上世纪90年代,我国研发新一代战斗机至少需要10年,但若是应用了制造周期极短的3D打印技术,那么我国战斗机的研发周期至少能缩短至三分之一,也就是3年左右即可更新一代战斗机。”
以国产五代机歼-20的研发过程为例。在2011年,歼-20试飞工作顺利完成,歼-20项目技术团队开始参照试飞过程中收集到的气动数据修改设计方案。
正常而言,这几乎相当于重新制造一款战斗机,花费的时间至少以年为单位。但成飞研究所却通过3D打印技术,在短短28天内就完成了机型修改工作,并将经过修改的歼-20模型制造出来,通过了相关的风洞测试。
而在歼-20的生产过程中,3D打印技术同样有优秀的表现。2017年,歼-20战斗机进入中国空军序列服役,也正式进入了大规模量产阶段。如果按照俄罗斯生产苏-57的产能来看,中航工业生产这款五代机的每年产能不会超过15架。
但中航工业沈飞研究所决心大胆应用新兴的3D打印技术,他们在应用之前的8个月里先后进行多次试验,总结出了多达800多页的3D打印试验报告。
经过沈飞的技术论证,歼-20应用3D打印技术的一切技术障碍都被彻底扫清,最终它成功应用了这一新型生产技术。
据沈飞歼-20生产线负责人表示,目前歼-20身上应用3D打印技术制造的核心零部件高达20余个,以钛合金、铝合金材料为主,它们广泛分布于战机进气道、航空发动机、驾驶座椅、机电系统等领域,基本上一切战机的关键系统都有所涉及。
在应用3D打印技术后,歼-20的产能远远超过了同样身为五代机的俄罗斯苏-57。当苏-57还在苦苦追求“每月1架”的产能目标时,中国歼-20的4条脉动生产线已经轻松达成了年产能超过50架的目标。
美媒《军事观察》认为,目前解放军已服役的歼-20总数可能已经超过了170架。
中国3D打印的发展不过,相比应用3D打印技术较早的美国而言,目前国内对3D打印技术的应用领域仍然存在一些问题,例如原材料依赖进口、大型异形构件的制造经验需要积累、专业人才培养供不应求等等。
为此,中国3D打印行业未来需要做的工作还很多。首先,中国3D打印技术需要重点开发新型打印材料,提高国产3D打印的生产效率与生产质量,让更多的战斗机零部件可以运用这一技术进行制造;
其次,中航工业需要为3D打印技术设计一套全新的生产体系,使新的生产体系可以最大程度上发挥3D打印技术无需模具工序的优势,进一步缩短战斗机研发周期,适应高强度的战机迭代工作;
最后,中国3D打印需要大力培养相关技术人才,发挥中国高素质人才密集的优势。在第四次工业革命中,优秀工业人才必然是各国争取的对象,为此我国需要尽快3D打印领域方面的技术骨干,引领国产技术走出国门、走向世界。
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