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这家公司用3D打印技术助力国产大飞机翱翔蓝天

来源:新材料在线|

发表时间:2021-10-19

点击:34243


新材料在线®

《大国之材》原创文章,转载请联系微信:EILIG2014

新材料在线 ID:xincailiaozaixian

图片:受访人提供、图虫创意


早在2012年,英国《经济学人》杂志谈到全球正在经历第三次工业革命时,就重点介绍了3D打印技术,认为这将是引领未来制造业的重大突破之一。


同年,3D打印在全球迎来热潮。


我国部分高校宣布开设3D打印技术相关专业;政府出台各项3D打印产业扶持政策;专注于3D打印设备、材料等领域的企业应运而生,资本蜂拥而至。


据了解,应用在航空航天领域的3D打印材料主要是高性能金属粉末。德国的EOS、TLS,比利时的Solvay等国外知名金属3D打印企业,大多成立于2000年之前,在粉末冶金或金属3D打印设备领域拥有雄厚的技术积累。


而成立于2010年的美国通用电气(GE)增材制造则通过收购瑞典的Arcam和德国的Concept Laser公司,跻身于全球3D打印行业前列。


与国外相比,我国在金属3D打印领域的起步时间较晚,但也涌现了一批实力强大的企业,具备提供高质量金属粉末的能力,并将3D打印技术成功应用至航天航空领域。其中,成立于2012年的飞而康快速制造科技有限责任公司(以下简称“飞而康”)就是其中之一。


提及为何取名“飞而康”,其副总经理俞浚介绍道:“‘飞’代表航空航天,‘康’代表医疗健康,公司在注册成立之前就决定立足于航空航天和医疗健康两大板块。”


如今,飞而康已能够生产质量高且性能稳定的钛合金3D打印用金属粉末材料,该产品已通过民用航空资质认证,并已被应用于民航飞机零部件。


01

临危受命,助力C919顺利首飞


2017年5月5日,国产大飞机C919首飞成功,成为中国航空史上一个重要里程碑。当时,站在上海浦东机场的飞而康董事长沈于蓝亲眼见证了搭载自家3D打印零部件的大飞机翱翔蓝天,喜悦之情溢于言表。


而飞而康与中国商飞C919的故事,还要从2016年的一个小故事说起。


2015年11月2日,中国商飞在上海举行C919大飞机首次下线仪式。与此同时,飞而康生产的钛合金粉末及通过3D打印工艺生产的6套共168件钛合金零件,也处于CAAC国际适航认证阶段。


就在这至关重要的时刻,C919的SCOOP零件原定供应商突然出现意外,无法按时提交零部件产品。


俞浚对《大国之材》解释道,由于C919机型需要的SCOOP零件形状复杂,原供应商采用传统的减材制造工艺历时一年半仍未做出合格品,商飞是在紧急情况下才找到飞而康的。


C919飞机环控系统风扇进气入口


“距离2016年11月C919大飞机首飞点火仅剩4个月,如果继续寻找新的采用传统工艺的供应商,从打样到认证整个周期太长,那就会耽误首飞计划。”俞浚表示,也正是在这千钧一发之刻,3D打印的优势彻底得到体现了,采用增材制造工艺在生产复杂零部件时不仅精准度高,且生产周期短,产品能及时得到验证。


2016年6月,应中国商飞的要求,飞而康勇挑大梁,肩负起位于C919飞机吊挂内的SCOOP零件研制工作。尽管时间紧、任务重,质疑的声音也持续不断,但飞而康团队在接下任务的第一天就做好了与时间赛跑的准备。


俞浚回忆道:“那时公司已经不考虑任何成本问题了,整个团队的同事都放弃休假,全身心地投入研究。”


最终,飞而康团队在4个月内先后攻克了应力开裂、成形变形等问题,在C919点火前一周准时将零部件交付至中国商飞手中。


飞尔康当时给C919交付的产品


国产C919大飞机一飞冲天后,这个用4个月的时间解决了商飞燃眉之急的3D打印公司在业内的知名度得到大幅提高,中国商飞也对飞而康这位合作伙伴也愈加信任,并将其作为自己在金属3D打印领域唯一的合格供应商。


其实,飞而康在业内的光环不止这一个。在C919之前,它就已经被业内认为是行业佼佼者。


02

“跨出中国蓝海第一步”


2012年,国内高端金属3D打印技术开始起步,但几乎所有的金属粉末材料和设备都要从发达国家进口。


为打破国外垄断这一格局,长期从事钛合金等高端金属合金材料应用研究,且对激光直接成形、快速原型制造有深入研究的吴鑫华教授在国内积极寻找合作团队,力图打造出中国自己的高端金属3D打印公司。


此后,由国家科技部牵头、由银邦股份出资,引进来自英国、澳大利亚的研发团队,集合国际材料研究和加工领域顶级专家的力量,于2012年8月正式建立飞而康快速制造科技有限责任公司。


飞而康的核心技术团队领导人正是曾担任过澳大利亚国家轻合金研究中心主任,现任现任英国伯明翰大学多学科研究中心教授、中英先进材料设计和加工研究室主任、英国材料协会(IoM3)院士、罗尔斯-罗伊斯(Rolls-Royce)公司高级专员及顾问的吴鑫华教授。


飞而康正式建立后,技术研发团队苦心钻研,并立志要将3D打印高端金属粉末材料的生产技术掌握在自己手中。


2013年,飞而康便实现了自产金属粉末量产目标。


也正是在当年年底,中国商飞与飞而康进行了初次接洽,共同探讨将SLM技术应用至C919大飞机。2014年,飞而康建立了首例涉及SLM技术的3D打印钛合金零件适航认证方案并成立项目团队。


目前,飞而康共有5大事业部,分别为:特种金属粉末事业部、3D打印解决方案事业部、航空材料检测中心事业部、专注于热等静压技术的子公司,以及致力于高端精铸模具工程技术解决方案的子公司。


五大事业部相辅相成。其中,特种金属粉末事业部是飞而康的核心部门。据俞浚介绍:“我们的高端钛合金粉末年产能已达到90吨。”


众所周知,与普通3D打印耗材不同的是,金属粉末必须具备极高的品质。据了解,飞而康的粉末生产过程是在超高纯度惰性气体保护下进行,其原理即借助高速气流吹散金属液流,克服液体金属原子之间的键合力使之分离雾化,进而得到高纯度的金属球形粉末。


如今,飞而康已建立起TC4牌号的金属粉末加工产线,产品具备质量稳定、球形度高、纯净度高等优点,并成功应用至航空航天等领域,深获空客、商飞等国内外厂商的青睐。


03

任重而道远


纵观国内外高端3D打印行业,可以看出欧美金属粉末企业对3D打印的研究非常深入,并逐步形成了材料、设备、应用技术的完整体系。而我国高端金属粉末市场长期被国外大公司垄断,从材料、生产设备到工艺软件都严重依赖进口。


俞浚认为,目前我国3D打印领域被卡脖子最严重的主要是设备后处理工艺软件这三大块。即使国内的3D打印企业能够生产3D打印设备,但其使用的激光器和一些特殊关键配件仍依靠进口;另外,国内3D打印后处理的全自动处理水平较低,专注于该领域的研发人员和团队较少,目前还需要国外的技术支持。


秉承打破国际垄断、推动国内金属3D打印走向国际舞台的初衷,飞而康用实际行动向世界展示了中国高新技术企业的拼搏精神。


飞尔康与C919合作的系列3D打印产品


2019年,飞而康在中国制造业企业500强的排名中,位列第91名。这背后体现的正是飞而康坚实的技术基础以及踏实的企业扩张脚步。


据悉,2017年初,飞而康公司仅有5台3D打印设备,通过战略融资及战略扩张后,飞而康目前已经拥有近30台3D打印设备,并计划继续采购新设备进行扩产。至今,公司已完成近30000件零部件的加工制造。


尽管飞而康如今已在行业中站稳脚跟,但回顾过去,俞浚感慨万千,“2012年前后,中国的金属3D打印前景广阔,但是大家对3D打印十分陌生,所以要从0-1培养客户、供应商,这个阶段是最痛苦的。”


此外,对于研发型的高新技术企业而言,在发展前期面临资金短缺是常态。俞浚坦言:“前几年公司主营一直处于亏损状态,借助国家扶持政策飞而康才勉强走下来,这两年我们已经慢慢减少了对国家项目的依赖,产品运营已成为我们公司的主要营收。”


飞而康-庞巴迪热等静压项目


俞浚表示,行业多年培养的市场已逐渐成熟,且相关国际认证也将陆续完成,我国航空用3D打印行业已进入蓬勃发展期。而飞而康在这期间借力实力雄厚的投资方、依靠强大的优秀研发团队,公司已由早期的政策扶持转为订单盈利,企业正步入高速成长期。但这距离“成为中国领先的金属3D打印全套解决方案供应商”的目标,还有很长一段路要走。


【企业介绍】


飞而康快速制造科技有限责任公司,成立于2012年8月,注册资本2.2亿元。公司掌握中国领先的金属增材制造技术,是一家覆盖3D打印用金属粉末原材料生产、3D打印工件制造、零部件后处理(含热等静压)、机加工、性能检测、3D打印设备销售的3D打印全套解决方案提供商。


公司成立至今已完成近3W件零件加工制造,承担、参与国家各部委、江苏省科技项目10+项,拥有专利20+件,组织、参与制定8项增材制造相关行业标准,制定增材制造相关企业标准20+项,拥有丰富的增材制造技术及经验积累。


【产品介绍】


钛合金粉末


EIGA球形钛合金粉末SEM形貌(细粉末<53μm)


公司建有一条进口电极感应熔炼气雾化(EIGA)钛合金粉末生产线并于2012年投入使用。整个生产过程在惰性气体保护下进行。生产环境达到无尘洁净化标准,无外来杂质污染的生产过程能力。年产钛合金粉末90吨,并顺利通过CAAC适航认证,可提供批次稳定、纯净度高、球形度高的钛合金粉末。


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THE END





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