中国商飞张嘉振主任：大型民机增材制造技术应用实践与发展

2020年8月20日-21日，中国增材制造产业发展芜湖（繁昌）高峰论坛暨2020年中国增材制造产业年会在安徽芜湖市举行，此次年会由工业和信息化部装备工业发展中心、安徽省经济和信息化厅、芜湖市人民政府指导，中国增材制造产业联盟主办，繁昌县人民政府协办，南极熊作为支持媒体对本次会议进行了直播。

中国商飞增材制造技术应用研究中心主任、中国商飞北研中心副总设计师张嘉振

在“中国增材制造产业发展芜湖（繁昌）高峰论坛”上，中国商飞增材制造技术应用研究中心主任、中国商飞北研中心副总设计师张嘉振先生发表主旨演讲，演讲题目是《大型民机增材制造技术应用实践与发展》。以下是本场演讲的现场速记，经大会组委会授权发布，希望对国内关注大型民机的读者有所启发。

△视频：张嘉振《大型民机增材制造技术应用实践与发展》

张嘉振：各位领导、各位同仁，上午好！感谢工信部组织这样的会议，给我一个机会给大家作大型民机增材制造技术应用的汇报。我来自中国商飞。

中国商飞公司对增材制造很重视，我们在2017年在北京成立了增材制造中心，还有设计院、研究院、制作所创造产学研的平台。技术工作体系，我们有个理事会，由各个二级单位组成。

增材制造技术发展与应用、预研实践还有应用适航思路和发展思路。

增材制造技术不主要介绍了，我们主要感兴趣的是航空这方面，民用飞机一个是波音公司、空客公司还有发动机是GE公司，构成民用飞机的很重要的领域，这些公司已经做3D打印的工程，比较先进的应用在飞机上。在2017年，走过一个适航，当然时间不是太长，空客公司做的很多实践，2012年只有一台增材制造设备，到2018年每月有30-35吨的增材制造零件被装在飞机上，当然增材制造零件在会上强调的比较多的是金属，但是它有复合材料。GE公司做得比较多，在航空发动机最早使用了，它收购了几家世界最好的3D打印公司，所以GE公司在这方面走得比较前面。它比较显著的成功是有一个发动机喷油嘴，实行轻量化的生产，并且取得非常好的经济效益，这是一个里程碑式的意义，不仅走完了航空试航，而且走完了轻量化生产，这意味着什么？一般3D打印小规模生产是比较有优势的，但是GE通过实践证明它在大规模生产上作成本方面也是有优势的，这是比较具有里程碑式的意义。实际上中国商飞在增材制造做了很多努力，我们做得比较早，我们培养了一家上市公司，培养了一名院士。中国商飞在3D打印实践中比较早，1978年以前已经做这件事，但是目前为止没有任何一个3D打印在飞机上使用，飞机本身没有走过适航论证，所以没有一架飞机上有任何的3D打印零件。这个公司的技术要求和其他公司不太一样，刚才讲航空航天、医疗应用比较大，但是我们公司没有，为什么没有？我们所用的每一个零件要求质量安全性是非常高的，设计一个零件是按照10的负9次方，波音737的一个飞机失事了两次，现在这个公司受到极大的损失，所以我们十分重视安全性，而且哪个用在飞机上也不是我们公司说了算，所以我们这款飞机有独特性，它不仅仅是一个高端复杂的产品，还是一个高端复杂的商品，我们是一个商用飞机，是在国际上要和欧美平等竞争的，一个是考虑安全性，另外考虑经济性。当然我们也做了很多实践，目前为止有各种各样的零件在飞机上，包括金属的、塑料的，常规件、非常规件，在预演方面展开了大量工作。

这是我们的例子，实际上增材制造很多没有起到广泛应用还是在设计角度没有做好，传统工艺怎么做我现在还是怎么做，提高性能、减少成本，我们能不能按照增材制造的理论、这种思路设计一款更好的飞机？这是非常重要的。而且中国商飞的使用是拉动整个国家的产业链，一台民用飞机是比较大的，一台飞机几十万甚至上百万的零件。这是我们的一些例子，产生各种各样的应用，比如进行减重，如果一个飞机减去一公斤的重量，一公斤省掉三四十万，如果能减重一公斤那是非常大的好处。这是和很多学校进行各种各样的尝试。另外从目前看起来，很多同志也讲了，3D打印大家有很多疑问，因为确实打印出来里面有一些孔洞等各种各样的缺陷，但是总的来说3D打印有很大前景。飞机上有一个很重要的零件是考虑疲劳，疲劳性从这个数据上也可以看到，现在的问题是不稳定，如果出现问题很难使用民机上，所以还需要很多的工作，3D打印能不能把质量通过工艺流程控制得非常稳定，为什么航空还没有用得上，高质量、稳定性做得还不够好。

当然我们的总体思想就是中国商飞包括系统功能件这些坏了不会导致失事，如果我们需要走很多的适航条款，每个适航条款，为什么民航采用新材料比较艰难？因为换一种材料有无穷多的试验，需要很多的钱和精力以及时间来做这个事，但是我们会坚定不移地往前推，先从一些装饰件到功能件，再到次承力件到主承力件，最后进行全机优化。另外考虑各种新型的材料包括能不能专门使用3D打印的材料，这两个能做好了话就能带来巨大的好处。所以最重要的是两个事：一个是做稳定了能够走入适航，能够确实达到经济性，这是我们和其他的航天科技部一样的点，我们要安全，还要精进。中国商飞的核心业务是做适航做设计，大规模批量生产是一个目标。

关于适航，商飞搞了七八年，我们做得很早，我们为什么迟迟一个3D打印零件都没有上到飞机上？主要是对适航的安全性的考虑持非常谨慎的态度，但是今年适航的思路比较清楚了，我们提出一整套的适航思路，预计今年年底可以把装到飞机上的零件走完适航流程。有一架飞机是明年7月1日建党一百周年作为献礼。适航通过，我们会有一批一批的零件用到飞机上，飞机上有上百万个零件，90%零件是金属零件，复合材料不占到10%。适航条款也比较复杂，不详细介绍，这是我们必须满足的约束和要求。

很多同志讲规范，规范很重要，要讲各种标准和规范，实际民营航空的标准规范是最严格的，从原材料到打印出来的材料到零件到工艺控制都需要进行一系列的工作，必须满足各种各样的条款。

另外中国民航局的适航条款遵循的是25部，总的这25部从美国FA25部和FR25部几乎是100%超过了，到目前为止中国飞了这么的飞机，我们没有一条条款是自己民航局做的。所以增材制造给我们提供非常好的机会，我们也和民航局准备修改25部中增材制造，我们要自己写，自己写得有自己的东西，这样就可以限制欧洲的空客公司和美国的波音公司，这也是具有历史性意义的一件事，民航局现在也在大力推进这个事。另外增材制造是一个特性技术，将来和5G、区块链技术会进行结合，会改变整个供应商的生产模式，包括和云计算等进行结合，前景非常广阔。

我的汇报就这些。