军火巨头诺斯罗普格鲁曼宣称,已在3D打印技术上取得重大进展

航空航天军工能源
2022
09/13
10:58
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南极熊导读:几年前,仅仅能够在国防和航空航天制造中,使用3D打印技术就足以具备行业竞争优势。这些公司悄悄地对材料和工艺进行了认证,并利用这些技术在平台能力、重量或减少有效载荷等方面与竞争对手拉开差距。

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△诺斯罗普·格鲁曼机械技术员Justin Eglitis,通过3D打印技术制造一个原本不可能完成的设计方案

今天,当增3D打印技术和材料逐渐站稳脚跟时,我们将看到国防、航空航天和太空领域的用例急剧增加。事实上,近十分之九的参与者表示,他们预计未来几年内的3D打印使用量至少会翻一番。

2022年9月13日,南极熊获悉,美国航空航天和国防制造商诺斯罗普·格鲁曼(Northrop Grumman)集团报告称,已在碳/碳复合材料3D打印技术上取得了重大突破。该工艺使该公司能够大规模生产连续纤维增材制造复合材料,据称这在增材制造领域是“史无前例的”。

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△诺斯罗普·格鲁的下一代隐身轰炸机

未来航空航天必不可少的先进材料
关于碳/碳复合材料(c-c composite or carbon-carbon composite material)是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度(<2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好,以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点,是如今在1650℃以上应用的少数备选材料,最高理论温度更高达2600℃,因此被认为是最有发展前途的高温材料之一。

碳/碳复合材料由于其独特的性能,已广泛应用于航空航天、汽车工业、医学等领域,如火箭发动机喷管及其喉衬、航天飞机的端头帽和机翼前缘的热防护系统、飞机刹车盘等。

诺斯罗普·格鲁曼武器系统公司副总裁兼总经理Dan Olson说:“我们正在开创一种快速、免工具的制造工艺,用于制造航空级连续纤维集成复合结构,制造业的这种进步将比传统方法更快地为战场带来能力,并确保我们的部队,拥有最新技术和先进武器,来应对现有和未来的武装威胁。”

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△SCRAM系统打印复合发动机管道

新工艺SCRAM更具成本和时间优势
该小组开发的技术,被称为可扩展复合增材制造(SCRAM)。这是真正的六轴连续纤维工业3D打印设备,专为生产集成复合结构而设计。然后,这些结构经过专有的制造工艺并转化为碳/碳结构,为满足需要复杂、近净形状耐高温材料的设计需求。因此,该公司需要这些复杂的耐热形状来制造高超音速和其它高速武器。

该小组已经利用SCRAM获得了多项专利。这项技术省去了很长的工作步骤,包括复合材料的原位固化。该公司说,这 "极大地改变了高温复合的成本模式"。

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△该公司开发的国防无人机MQ-4C Triton

此外,虽然以前的碳/碳制造技术是需要大量的人力和物理,但SCRAM工艺使用过程自动化,将成本和生产时间降低了多达50%。此外,过程自动化为生产的组件的质量一致性提供了可衡量的改进。

它们最近与白宫政府一起实施了AM Forward计划,并表示:“3D打印可极大提高航空航天制造商的灵活性,因为传统的铸造和锻造工艺通常是资源密集型和时间密集型的。而它是尖端的生产技术,对美国的全球竞争力和制造业弹性至关重要。”

关于诺斯罗普.格鲁曼
该集团在全球防务服务商排名第三,也是最大的雷达与军舰制造商之一。该公司总部位于加利福尼亚州圣地亚哥,在全世界100多个地区拥有工厂或办事机构和12万名职工,年收入为307亿美元(约2126亿人民币)。



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