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我国的技术发展究竟有多强？就连老美都感到非常的羡慕。 在我国生产C 919的过程当中，有一项技术让所有人都非常重视，那就是3D激光成型技术。 大家可能听说过这种技术，但是对他的具体情况不是很了解。 在我国的军工领域，这种技术是非常的适用的。比如说在制造一个先进的战斗机时，我们就可以用这种技术来打造一些比较难的零部件。 而且使用这种技术的优势还是很多的，不论是在减轻重量上还是提升它的性能上都有很大的作用。  C919飞机 而我国的这项技术，如今已经完全领先美国，更对C919的国产化起到了一定的推动作用。 有人曾说，这种技术在未来将会改变制造业的整体格局，那么大家认为会不会呢？ 欢迎大家收看本期内容，如果你觉得会可以在评论区打出来，关注本账号，每天都有更多的精彩，内容等着你。 长按点赞触发神奇特效，感谢您的支持。 接下来就让我们来具体讲解一下这个3D激光打印技术。 3D激光打印技术大家可别小看了他，据说这种技术算得上是人类第四次工业革命的一大成就。 在此之前，美国的很多同类型公司，甚至是那些比较顶尖的实验室也针对这个技术进行过很多次的尝试。  3D激光打印技术 当时美国迫切希望能够研发出这种技术，然后把它用在自己的F22战斗机上，但是经过他们很长时间的努力，都没有成功研发出来。 最终反倒被我国的直接攻克了。不仅如此，我国在研发出这种技术之后，也跟美国有同样的想法，将其用在了各种战斗机的研发甚至是月球登陆器上面。 足以证明，我国的这项技术在全球范围内是处于绝对领先的位置的，目前为止，没有任何一个国家在这方面超过我国，即便是美国这样的发达国家。 我国如何完成技术突破他们无法想象，我们究竟是如何将这种技术成功突破的，又是怎么用在我们的C 919身上的。 首先我们先来说一下，这种技术究竟是如何产生的。  3D打印技术 说的简单一点，这种技术其实就是在3D打印技术的基础上演变而来的。 最开始诞生的时候，其实是在1892年。 当时已经有了他的原型，只不过后来这种技术真正得到发扬的机会，是在1986年。 那个时候，美国的一个名叫查尔斯胡尔的人发明了立体光刻技术。那个时候就已经可以通过光来把手中的原材料进行催化，然后再形成一个物体。 所以他也被称作是这个领域的创造之父，紧接着，他就创立了一家企业，并且在最短的时间里，推出了全球范围内的第一台商用打印机设备。 其实细细想来，他的原理还是比较简单的，首先就是要通过在电脑上进行建模。 然后再找到相关的材料，最后这个打印机就可以通过电脑中的模型，在平面上打印出一个真实的物品。  查尔斯胡尔 其他国家在这方面的研究这么看来他的过程倒是很简单的，但是你敢相信吗？这种技术居然可以用到研究战斗机的零部件上面。 事实上，这就是他最大的优势，不仅流程比较简单，而且制作的时间也很短。我们只需要找到好的原材料就可以了。 只要有这些，他就可以打造出我们想要的任何东西。而且如果原材料的质量够好的话，那么他打造出来的要比传统的方式制造出来的还要好。 这么好的技术。，美国竟然是不愿意错过的，所以早在1985年的时候，他们就开始耗费大量的人力和物力研究这项技术。 他们想要把这项技术和一些钛合金的材料结合起来，看看能否打印出他们想要的零部件。 然而他们在研究过程中，和胡尔的发明还是有一定差距的。  3D打印技术之父 他们是用激光技术把钛合金的那些金属粉末进行加温，等彻底融化之后，再用3D打印的设备弄出成品。 等他冷却之后就成为了他们想要的飞机零部件。如此一来他们研究战斗机的效率会快很多。 美国人将这种技术称为3D激光粉末成型技术。 随着美国将这项技术公布出来之后，便引起了世界各国的高度注意。 技术的不断突破大家之所以这么在意，是因为在飞机制造行业，每一代飞机都会有提升，随着不断地更新换代，飞机内部的零部件也越来越复杂。 更重要的是，每进行一次升级，飞机的重量都必须要减重，只有这样才能更好地提升它的性能。  3D打印技术 然而想要达到这个目的，必须要做的一件事，就是从材料和制造的工艺上面进行入手。 而这种技术片可以完美地代替以前的那种传统工艺，再加上钛合金本身就有一定的优势，和钢相比的话，他不仅在质量上面更轻，硬度也更高。 所以用这种原材料造出来的产品整体性能是非常好的，不过，钛合金这种材料唯一不好的一点，就是加工的难度太高。 按照传统的手法进行加工，是非常容易失败的。 所以就需要3D激光技术来弥补这个问题。当我们采用激光技术的时候，他所产生的温度是很高的，足以融化钛合金这样的金属。 如此一来，中间的很多环节就直接省略了，所以在制造产品的速度和效率，上面都会提高很多。  金属3D打印机 大家都看到了这项技术的强大之处，所以纷纷开始对此展开了研究。 他们希望自己也能够研究出这样的技术，让自己的战斗机有新的提升。 当然了，最先突破提升技术的还是美国，2002年的时候，他们就已经将这项技术运用到了战斗机零部件的生产上面。 当时他们成功制造出了小型的钛合金零部件，让整个战机的性能都有了不小的影响。 这件事情发生之后，越来越多的国家把此技术的研发当成了重点项目来进行。 2001年，英国的两个科学家运用这种技术，居然打造出了一个无人机，更令人惊讶的是，这款无人机上面除了他的发动机，剩下的所有部分全都是通过这种技术制造出来的。 制造过程中，所花费的时间要比传统的少太多。 因此，便有人表示，这项技术在未来一定能够推动新一轮的工业革命。  3D激光粉末成型技术 果然，好的技术肯定是会受到大家欢迎的，在接下来的很长一段时间内， 这种技术不仅在军事领域十分受欢迎之外，在大家的生活中也渐渐多了起来。 与此同时，欧盟为了进一步推动这种技术的研发，还特意打造了一个3D打印技术的平台。 他们想要在这方面起到一定的引导作用，而且英国也先后提出了自己国家对于3D打印技术，接下来该如何发展的政策。 他们准备在接下来的几年时间当中，投入大量的资金研究这个项目。 我国正式开始研究那么我国是从什么时候开始研究的呢？ 相比这几个国家来说的话，我国开始研究的时间要相对晚一些。  3D金属粉末打击技术 从1995年我国开始研究此项目，但是一直都没有那么重视。 真正将其列为重点项目来研发的，时间是在2015年。 经过很多年的发展，3D打印技术的类型越来越多，我们上面所提到的立体印刷和激光粉末成型的技术就是两种不一样的类型。 除此之外，还有分层技术，光固化成型等各种各样的分支。 不过要论其中难度最高的，也就是3D激光成型技术了。 这种技术在未来的发展潜力是很大的，经过科学家的不断努力，已经从研究一些小部件的，现在可以慢慢地研究一些飞机的大型部件开发。 不过在研究这种大型的部件上面，还是有很多国家遇到了无法解决的问题。 美国就在这方面碰壁了很多次。  飞机大型构件 自从2000年之后，美国的不少企业就针对这种技术展开研发，包括他们国家比较出名的一些激光商业公司。 为了研发大型的钛合金成型技术，他们可谓是付出了不少的心血。 不惜一切代价，斥巨资展开研发，但是他们始终无法突破技术上的限制，最终更是直接导致公司的资金链，全部断裂。 无奈之下，只能走向破产的道路。 时隔12年之后，美国的一些相关部门仍然有些不甘心，最后他们更是找到了激光研发企业，一起连起手来投资了很多钱建立增材制造研究院。 这次他们的目的依旧是3D激光大型构件的成型技术，经过他们一次又一次的挑战，发现自己研究出来的金属部件应力不足，最终再一次以失败，结束了他们的研究。 直到现在，美国方面依旧无法通过这种技术研究出，能够满足战机质量标准的钛合金零件。  3D打印的零部件 为此，他们感到非常沮丧。 我国的成果然而就在这个关键时刻，居然有一个国家成功突破了他们将近十年都没有研究出来的技术。 那就是我们中国。 早在2009年的时候，就已经使用激光粉末的那种成型技术，成功研制出了C 919上面主挡风的整体窗框。 在当时，这个技术还获得了国家技术发明的奖项，而且还受到了英国方面的高度评价。 直到现在，我国已经把这种技术运用的非常熟练，C 919上面的很多个部位都是通过这种技术来完成的。 包括在其他的一些军事领域也有所体现。我们所熟知的歼20战斗机上面也运用了这种技术。 钛合金材料 说到这里很多人都产生了疑惑，我国重视这项技术的时间那么晚，如今反倒直接超越了美国，我国究竟是怎么做到的呢？ 想要讲清楚这件事情，我们就必须提到C 919的研发过程，以及我国的两位优秀科学家王华明和黄卫东。 首先要提到的就是我们的王华明院士，他应该算是我国这个领域技术的领军人物，1989年，他还只是中科院的一名博士后，在他工作的过程当中，意外接触到了使用激光技术修复一个发动机叶片的工作。 当他们从这个任务之后就发现修复之后的效果要比之前的好很多，正常情况下来说，这种金属类的东西，一旦损坏是很难修复的，中间难免会有一些裂纹。 但是这种激光技术可以利用高温将其融化后，瞬间冷却，如此一来内部的一些裂纹就不再那么明显了。 我国C919飞机 这也是他第一次接触激光技术。通过这件事之后，他就想着如果用这种技术来制造发动机的叶片，想必性能会得到更好的提高。 他对此非常感兴趣，于是便产生了深度研究的想法。 随后就看来到了德国的一所大学对这个领域展开了研究，经过两年的学习和实践之后，他果断回到了国内。 之后便参加到了我们的航天教学和科研工作当中。 不得不说，他在这方面是有一定天赋的，再加上我国当时在工业领域也已经得到了很好的发展。 只不过在一些高尖端的设备，上面还是比较落后一些。 尤其是在一些重大装备的制造技术上遇到了很大的难题，看到这个情况之后，他就想着如何才能为我国制造出很多大型的先进设备。 3D打印技术 于是，他便带领着自己手下的团队开始不断研发，在此过程当中，他们遇到了很多的困难。但是他们仍然没有选择放弃，没有任何的参考经验，让他们学习，所以他们引发的一切都是靠着自己的努力得来的。 由于3D打印的技术也需要不少时间，尤其是最早之前的那些设备已经非常落后，打印起来的速度很慢。 如果产品的规模越大，打印的时间就会更久，为了一步一步解决这些问题，他带着手底下的人，轮流交班，一直坚守在这里，克服了一个又一个困难，终于在2005年的时候，终于成功研发出了激光成型技术。 然而，这并不是他的最终目标。他想要将这些科研成果进行量产化。 于是，接下来他们便开始收集相关的资料，对量产的标准进行制定，争取在最短的时间里，将这种技术成功推广出去。 我国激光打击成型技术 后来在我国的一个火箭的研发过程当中，我他们利用这个技术打印了四个零部件。 谁又能想得到这一次，居然让整个火箭的重量减少了整整400斤。 这样的话，便可以省下更多的燃料成本，或者是增加同等重量的燃料，来以此提升火箭射程。 从这次事件当中，大家也发现了他的很多优点，不仅性能高成本还低，更重要的是周期比较短。 这样的技术谁能不爱呢？有了这次的尝试之后，在接下来我国在航空航天，以及一些军工研究的领域当中，经常会使用到这项技术。 没过多久，我国的这项技术打印出来的钛合金零部件被运用到了各个装备当中。 比如说，我们所熟知的歼15，运20等等。 运20 毫不夸张的说，这个技术直接提升了我们中国在航空领域的整体国防力量。 然而，王华明院士并没有止步于此，但这项技术运用的越来越多的时候，他便开始将下一步的研究方向设定在打造飞机的一些大型整体构件上面。 正好在这个时候，我国提出了一个项目，那就是C 919飞机的研发。 这个飞机的整体框架很大，如果我们是用传统的那些方法来制造他的大型承力部件是非常难的。 制造的成本也是一笔巨大的开支。我国根本没有这样规模的模具来进行研发。 所以在这个时候，3D激光大型的构建技术就成为了一个最佳的选择。因为他根本不需要模具，就可以快速地制造出我们想要的构件。 在此之后，我国C919的研发团队便找到了国内的几家3D打印公司，希望他们能够竭尽全力，为他们打造出想要的大型构件。 3D打印公司 而此时，王华明的研发团队则负责研究主要的承力部件，那就是主风挡的整体窗框。 这架飞机上面有四个形状非常复杂的窗框，而且这些窗框要保证在飞行的过程当中能够承受很大的阻力。 这样的情况在我们国内，当时是没有企业也可以做到的。据说只有欧洲的一家公司可以做，但是需要花费大量的金钱。 光做这四个窗框，就需要两百万美元左右，更重要的是他们制作的时间也很长。 因此，王华明能否突破这个技术是非常关键的。因为这种大型的构件不好固定形状，一不小心就会裂开或者变形。 然而，这种美国集全国的能力都没有攻克的技术，居然让他在短短四年之内就实现了。 这一次他们构建的产品能够达到五平方米左右，正常情况下，这种产品需要最大的锻造机才能生产出来。 锻造机 最后，他的研发团队只用了五十多天的，就成功打印出了C 919飞机上面所需要的主体窗框。 更值得一提的是，这次研发的成本是非常小的，只有不到20万美元。 这不比让欧洲生产便宜的多。 后来他还用同样的技术打印出了很多大型复杂的关键构件。能够从很大程度上给我们的装备进行减重。 最重要的是，这项技术真正能够被量产推广起来。这就意味着以后不只有这一个飞机的研发可以使用。 但凡是其他的装备，或者是航天器都一样适用。 钛合金材料 与此同时，我们国家在钛合金材料的运用，上面也直接达到了世界领先地位。 没过多久，王华明的团队就得到了国家科技的奖项。这件事让世界各国都震惊不已。 他们开始争相报道此事。 不过你觉得这就完了吗？并不是，2013年，王华明院士研发出的钛合金零件已经能够超过16平方米了。 这对于3D激光打印技术在大型构件，上面已经有了质的飞跃。不少人都认为，我国在这方面的成就已经反超美国至少十年的时间。 要知道，在未来，这种技术一定能够让我们的高端制造业实现反超。 因为在高端制造领域，我们依然有很多技术面临卡脖子的问题。 钛合金 比如说我们根本无法制造出光刻机或者是大型的锻造机这种生产设备。 因为这些设备的技术要求和精确度非常高，如果想要在这些领域有所提升，是比较困难的。 但是我们这次突破的这种技术，就可以很好地绕开这些问题。 根本就不需要任何模具，甚至连一个装备都不需要就可以制造出，我们想要的部件。 这个就目前的情况而言，全球最大的锻造即能够生产出来的部件也只有4.5平米，但是他的成本可是非常高的。 根本就没有办法实现量产。 这也正是我国C 919在研究过程当中，坚持使用3D激光打印钛合金的方式了。 3D打印技术 这样可以让成本变低也更加节省材料。 反观锻造机他的一系列工序下来的话，光是浪费的材料就占到了一大半。 而我们所研发出来的这种技术，虽然也会有一定的损耗，但是比例是非常小的。 所以从这些事实当中我们就可以得知这种技术确实能够让我们在很多落后的领域都实现反超。 如今，我们正在想尽办法将这种技术进行商业化，如果他能够在民用市场上得到大量的推广，那也是非常不错的。 其实还有另外一个人就是黄卫东，他也是在C 919的项目当中成长起来的。 金属打印设备 而且他在这个领域也是有很大成就的。早在2001年的时候他就申请了激光打印的专利。 也算是这个领域的一位带头人。 六年之后，他的团队研发出了商用金属打印设备，同时，他也为我国在航天领域提供了很多设备。 而且他还参予了很多国家的重点项目。 不得不说，这两位科学家在我们的3D激光打印技术上做出了很大的贡献。难得的是，他们还为我国培养出了更多相关领域的人才。 相信在未来，我们的这项技术将会被运用到各行各业当中。 也希望我们的国家能够研究出更多先进的技术，让我们的高科技领域逐渐迈向世界之最…… 今天的内容到这里就结束了，大家有什么感想可以在评论区留下你的看法，记得点赞和转发，我们下期，再见。 |
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