来源:华曙高科
江苏深蓝航天有限公司是国内早期将3D打印技术作为生产手段的火箭研制公司,2021年7月,深蓝航天完成了国内首次液氧煤油火箭垂直起飞和垂直降落的飞行回收试验;同年10月,再次成功完成百米级垂直回收飞行试验;2022年5月,又成功完成公里级垂直回收飞行试验;6月底,深蓝航天20吨级液氧煤油发动机“雷霆-R1”试车圆满成功。目前,深蓝航天已经成为世界上除了Space X以外,第二家完成液氧煤油火箭垂直回收复用全部低空工程试验的公司。
△点击视频,详细了解华曙高科与深蓝航天合作故事
在火箭自主制造能力建设方面,深蓝航天今年加大了投入,采用华曙高科大尺寸金属增材制造解决方案FS621M,进行了新的金属增材制造工程应用探索。深蓝航天发动机中80%以上零部件采用增材制造工艺生产,利用增材制造技术一体化和轻量化制造的特点,大幅减少零部件数量并提高产品生产速度,同时获得优质的产品性能,提高产品的可靠性。
2022年,深蓝航天采用华曙高科面向航空航天批量生产的高效增材制造系统FS621M,成功实现多批次火箭发动机大尺寸喷管一体化快速制造。该喷管具有复杂型面和再生冷却通道,内部夹层密排上百条流道,一体化设计程度和成形要求较高,高度方向尺寸达到780mm,在设计和工艺上的创新点包括多功能零件一体化设计、局部点阵减重设计,局部自支撑工艺优化设计等。如采用传统的机加、焊接工艺则实现成本高、周期长,合格率低。通过华曙高科金属增材制造解决方案FS621M,深蓝航天成功实现其一体化制造成形,将产品“设计、试验、改进”周期大幅缩短。
发动机是火箭的核心部件,结构复杂、精密,使用环境苛刻,对结构和材料性能要求极其严格。深蓝航天增材制造项目经理田彩兰博士表示:“华曙高科FS621M设备打印速度快,运行稳定可靠,符合深蓝航天对3D打印设备的要求。产品的研发过程饱含了深蓝航天设计师们的创新智慧和艰辛付出。感谢华曙高科提供稳定的设备,助力深蓝航天攻克了发动机制造难题,实现了发动机喷管的一体化快速制造,不但大大减少了零部件数量,还提高了产品的质量可靠性。”
华曙高科大型金属增材制造系统FS621M持续助力航空航天、汽车等制造业转型升级,其具有620*620*1100mm的成型缸(含基板),单激光或4激光配置,自2020年上市以来,已在产业化客户处历经2年多的验证,累计销量超过50台,并还在持续增加。
△常州钢研极光列装多台华曙高科大型金属增材制造设备FS621M
FS621M成型缸体积达到423L。FS621M可以选配1000w单激光或4×500w激光器,成型材料包括钛合金、镍基高温合金、铝合金、不锈钢等。它的诞生,为金属激光熔融增材制造树立了新的标杆。
△不同光斑扫描示意图
华曙高科FS621M采用了动态聚焦技术,以实现稳定、一致的光斑直径。动态聚焦技术(三轴振镜)是一种激光扫描聚焦误差补偿技术,补偿效果高效、精准,并且支持更大的打印幅面,动态聚焦技术还可实现光斑尺寸调整,以兼顾打印质量与效率,即在工件轮廓扫描时采用小尺寸光斑,以获得精细的表面质量,在进行工件填充扫描时,采用大尺寸光斑而获得较高的打印效率。
FS621M的激光系统,可配置1×1000w或选配4×500w激光器。单激光的配置,通过1000w单激光+动态聚焦+可变光斑+大层厚的组合,加上自主研发的软件,也能很好地兼顾成型效率、全幅面均一性、表面光洁度等应用需求。
△搭接区域表面质量及内部组织
用户可以根据打印工件对效率、质量以及特殊的需求,灵活选择“效率优先、质量优先和自定义”三种扫描策略。1000w单激光+动态聚焦+大光斑+大层厚全套组合,能确保高效生产;在四激光打印时,通过全自主知识产权的搭接算法,确保拼接精度和力学性能,使零件打印时均匀、整洁、一致。
与此同时,FS621M还具备先进的线性扫描策略,能实现低至15°无需支持,特别适合有悬空面或复杂内部结构的部件粉面更平整,提高低角度工件打印成功率,提高打印态部件表面质量,减少后处理工艺难度。
FS621M配备全面实时监测系统,能进行铺粉检测、报警处理、质量追溯,能实时掌握每层激光扫描完后成型情况,并进行每层铺粉检测及智能处理,质量可追溯,有效保证设备高产值高成品率,为设备稳定运行保驾护航。
△样件名称:航空发动机叶片
打印单位:无锡飞而康
打印设备:FS621M(1000w单激光)
样件尺寸:590*590*88mm
材料名称:铝合金
未来,华曙高科与深蓝航天还将继续携手深入合作,充分进行技术交流,为液体火箭特有构件一体化快速成型、超大幅面精密结构件轻量化制造等3D打印技术提供工程应用场景,共同推进3D打印技术在航天领域的应用和发展。
2022年8月31日—9月2日,华曙高科将在2022 TCT亚洲展上,现场展示深蓝航天3D打印火箭发动机大尺寸喷管,以及华曙高科稳定成熟、开源创新大尺寸增材制造解决方案!
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