导读:当可重复使用火箭、大规模卫星组网等需求进入高频发射周期,传统制造漫长的开模周期和高昂的材料损耗,难以满足当下“高可靠、低成本、快响应”的严苛要求,制造技术革新成为破局关键。金属3D打印作为工业母机的革新技术,成为空天零部件研发试制乃至批量生产的常态力量。
鑫精合凭借深厚的技术积淀,以“多快好省”的务实方案,为商业航天提供极具竞争力的整体解决方案。
实战验证:助力深蓝航天火箭发动机研制
鑫精合凭借全链路金属3D打印技术,深度赋能深蓝航天在可回收运载火箭等尖端领域的创新实践。自2023年达成合作以来,已深度参与深蓝航天多款火箭的研制与批产工作。
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采用LiM-X400、LiM-X800H等设备成功打印多种关键零部件,成品尺寸精度高、性能优异且一致性好,在显著提升生产效率与产品质量的同时,有效降低了制造成本
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△鑫精合交付的火箭发动机壳体零部件
交付案例:火箭发动机壳体零部件,单件尺寸约450mm×350mm×250mm,采用高温合金GH4169,通过LiM-X400设备打印,满足严苛服役要求。
鑫精合与深蓝航天的合作是金属3D打印赋能商业航天的一个缩影。随着商业火箭不断向大推力、可回收方向演进,零部件的大型化、整体化已成趋势。鑫精合凭借前瞻性的设备布局与技术积累,提供了从“点”到“面”的系统性解决方案。
大尺寸:巨构一体,化繁为简
当前,金属3D打印设备不断向大型化、超米级方向发展。鑫精合具备两米级成形能力,LiM-X2000H+设备成形尺寸达2000mm×2000mm×2700mm,可搭载55激光,满足大型化、超规格零部件一体成形需求,为大型商业火箭提供可靠的工业母机。
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叶栅环(直径1470mm):采用激光选区熔化技术一体成形,材料为高温合金GH3625,成品致密无缺陷,外表面均布加强筋增强力学性能。该件由LiM-X1500HF设备打印,20激光、240小时完成制造。
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机匣(φ715mm×300mm):由LiM-X800H设备打印,高温合金材料,整体环形结构,薄壁、弱刚性,具有良好的流体动力学性能,强度高、耐久性好。3D打印直接成形克服了传统工艺对高温合金的加工难点,大幅加快研发试制速度。
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精与巧:微毫之间,决胜苍穹
卫星与精密仪器的轻量化需求,推动了点阵结构与薄壁设计的广泛应用。
LiM-X800H设备制造高温合金航空发动机预旋喷嘴(φ754mm×151mm),该零件采用大体积晶格结构设计,精准去除非关键区的实体结构,实现轻量化目标。精密的晶格结构为预旋喷嘴提供了优异的能量吸收特性,使其在消散发动机高速气流带来的冲击和冲击载荷方面表现尤为出色,为航空关键部件提供了可靠的性能保障。
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某卫星主体结构,材料为铝合金,为克服大平面大尺寸变形开裂问题,采用典型的薄壁夹层结构设计:薄壁面板+点阵内芯的组合,既能够实现构件的快速轻量化,又具有强度高、塑性好、耐疲劳、吸音隔热等优势。依托金属3D打印,薄壁夹层结构件可一体成形,内部点阵结构完好,粗细均匀、精准可靠。
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某空间站卫星节点球,内腔采用点阵结构实现一体轻量化要求,较原设计减轻40%,在缩短生产周期的情况下降低成本30%。用约0.5kg的钛合金打印的200mm×200mm×200mm的空心点阵结构可以承受100kg以上的压力。
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LiM-X650设备一体成形的航空航天舱段,选用轻质高强铝合金材料打印,通过拓扑优化增强零件结构性能,局部设计点阵结构去除冗余,实现轻量化需求。高强铝具有密度低、强度高等特点,但打印过程中也存在致密度低、零件开裂倾向大等问题。通过全面优化工艺参数,解决了大尺寸复杂结构高强铝合金零部件一体化制造的痛点难点问题,打印成品外观效果良好。
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多工艺:组合方案,打破单一
商业航天的特殊零部件往往需由多种材料耦合制成,对工艺和性能各有不同侧重;鑫精合以多合金、多工艺组合打印的方式精准回应。以某航空发动机推力室为例,其内部流道精细、薄壁结构繁多,首先采用激光选区熔化技术完成铜合金(CuCrZr)的一体成形,保障高导热能力;随后通过激光熔覆技术,在外表面添加高温合金(GH4169)熔覆层,使之兼具高强度与耐高温特性,最终成品既具备优异导热性,又满足结构强度要求。这种“一份构件、双重性能”的制造逻辑,让商业航天零部件在极端工况下多了一重可靠保障。
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优性能:控形控性,质量跃升
空天零件对结构设计的要求越来越高,同时对零部件成形质量要求更为严格。
涡喷发动机的重要零部件尾喷管,包络尺寸为500mm×870mm×2880mm,内部流道多,回转体变形控制难度大,采用激光选区熔化+减材成形方式制造,用时720h制成,最终成品达到锻件性能要求。
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LiM-X260A打印的火焰筒框架整体为薄壁结构,薄壁处分布有大量气膜冷却孔,一体成形无疏松裂纹缺陷,同时有效控制变形量。
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荣耀见证:从“天问”探火到商业蓝海
鑫精合金属3D打印设备与技术,多次历经国家重大工程考验。在新一代载人飞船试验船项目中,使用LiM-S2510激光近净成形设备打印直径3.95m返回舱防热大底框架,解决了大型整体构件“变形开裂”难题,材料利用率提高67%,制造精度和生产效率显著提升。
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“天问一号”任务研制过程中,LiM-X系列激光选区熔化设备制造交付产品30余项,LiM-S系列激光近净成形设备制造交付产品9项。
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为长征八号甲运载火箭芯二级YF-75DA发动机打印多种关键零部件。
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为某型号飞机制造前中机身产品,整体结构复杂、尺寸大、精度要求高、关键位置多、加工难度大。在实际制造中,将机身整体分为三个部段结构和两个框梁结构进行制造并连接。腹板梁类零件采用腹板+激光沉积制造方式,优化成形扫描策略,减少单位热输入,并在截面变化较大的区域增大倒角,减少应力集中,保证成形质量。
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南极熊观察
从单个零部件到超两米级整体结构,从单一材料到多工艺组合,鑫精合正以全链条金属3D打印能力深度嵌入商业航天制造体系。其设备矩阵覆盖LiM-X系列激光选区熔化与LiM-S系列激光近净成形两大技术路线,可满足从精密卫星构件到大型火箭舱段的多尺度、多材料、高可靠性制造需求。当“星、箭、场、测、用”全产业链创新加速,鑫精合以经过国家重大工程验证的硬核实力,为商业航天“高可靠、低成本、快响应”的规模化发展提供坚实的制造底座。
重点3D打印活动通知预告
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