英研发A20X3D打印铝合金破测试记录 有望服务航空航天

8月14日，记者了解到，英国精密铸造零部件供应商Aeromet宣称其研发的3D打印铝合金粉末A20X制备零部件的最新测试结果刷新了韧性和强度的纪录。

此次测试与飞机发动机制造商罗罗（Rolls-Royce）、增材制造系统供应商雷尼绍（Renishawplc）共同合作完成。测试显示使用A20X铝合金粉末生产的零件在高温下仍能保持高强度和疲劳性能，拉伸强度511Mpa，屈服强度440Mpa，延伸率13%。

而A20X铝合金粉末来源于广泛应用于航空用的A20X铸造合金，这也是被称为目前世界上最强悍的铝铸造合金，客户包括罗罗、波音、空客等航空业巨头。Aeromet早在5年前已开始研究将这种铸造铝合金通过3D打印的方式生产，该项目也被列入英国国家航天技术开发计划。

据了解，目前，金属3D打印技术主要应用于航空航天、医疗植入体等领域。郭超表示，在航空航天领域，激光3D打印有很多应用，“因为它可以制造一些轻量化的、复杂的结构，而电子束的一个‘杀手锏级’的应用，也是目前工业上非常经典的应用，就是航空发动机的低压涡轮叶片。”航空钛铝合金叶片的制造成本与精密铸造接近，而重量轻30%，“可以预见的是，未来十年，铸造行业传统工艺被3D打印替代是不可阻挡的潮流”。

金属增材制造技术在航空航天领域的应用体现为高性能修复、极端复杂的结构件制造、功能强化、减重四个方面。以美国AeroMet公司为例，该公司采用金属增材制造中的激光立体成形技术使F15战斗机中机翼梁的检修周期缩短为1周，F15飞机腐蚀损伤零件的更换周期大幅度缩短。而瑞士洛桑联邦理工学院采用激光立体成形技术修复单晶涡轮叶片，单晶涡轮叶片修复中损伤叶片的激光修复时间仅为1——3分钟/片。

近年来，医疗植入体沿着从标准化到个性化的轨迹快速发展。郭超说，“目前来讲，国内外市场上普遍使用的都还是标准化的植入体，下一步的趋势是个性化，即每一个骨骼植入体不仅尺寸相异，形状和外观也不同。”通过与CT扫描技术紧密结合，3D电子束打印可以根据患者的具体情况定做骨头。“扫描出来的结果通过数字化方法很快形成需要的修复体，把图纸发过去即可直接制作实体构件，72小时之内，这个植入体就能到达医生手上，为患者进行手术。”

“3D打印的骨骼构件有一个非常明显的特点就是其表面特殊的二级网格状结构，是一种仿生结构，模拟人体的骨骼。这种结构植入到人体之后，骨头可以直接生长到电子束打印的构件中，形成非常好的生物固定。这也是电子束3D打印目前在医疗行业应用非常火爆的原因。”郭超认为，“只需五到六年，3D打印在骨科方面的应用会快速覆盖到整个医疗行业。”

未来，希望金属3D打印技术更加注重核心零部件的自主化，包括电子枪、配套电源、聚焦扫描线圈、高度线圈驱动。“3D打印是系统化的工程，是一套完整的解决方案，要注重核心材料工艺自主化，从粉末材料到工艺参数包再到粗糙度、致密度、化学成分以及强度、疲劳等性能，形成‘材料—参数—性能’数据库。”此外，郭超表示，“希望‘3D打印+’注重更加民用化的方向，这也是3D打印未来发展的一个重要趋势。”