科创中国

行业领域

电子信息技术,航空航天技术,新材料技术,高新技术改造传统产业

需求背景

一般紧迫 | 航天动力超大尺寸精密零件高效益增材制造装备与工艺核心技术1、目前在技术方面存在的困难以及需解决的问题随着空间技术发展的加速，对航天动力系统的研制提出了更高要求。一方面，航天动力系统中金属构件朝着复杂、薄壁、整体化轻量化、高可靠发展；另一方面，为争夺国际、国内发射市场，动力研究机构特别重视新型号发动机研制的周期与成本降低。然而现行的航天发动机在应对上述需求时，存在以下问题：（1）产品结构的设计、材料的选用等，受制于传统加工方法、制造能力的制约，难以满足对动力系统的高性能要求，发动机的整体性能水平提升空间有限；（2）产品研制流程冗长，生产柔性较低，对研发阶段的结构状态响应较慢，导致新产品的研制验证周期无法满足市场需要；（3）发动机的研制生产模式老旧，依然采用传统加工方法研制发动机，必然造成新产品研制对现有的制造能力及体系的极度依赖，而现有的发动机制造单位制造资源难以同时有效保障现役产品的批产与新产品的研制，新老型号对制造资源的竞争将明显阻碍航天动力领域的发展；（4）在新的经济模式与发展理念下，新产品研制对绿色制造提出了更高的要求，传统制造方法的高消耗、高库存、高污染、低周转等特点，越来越难适应经济的发展规律，不计成本、不惜代价的研制模式已无法支撑产品的研制需求。综上，航天领域作为确保我国国家战略安全和新领域全球竞争优势的战略性行业，亟需未来的重点推动快速发展。而作为航天领域的核心技术环节，航天动力的发展更需提升到优先位置。但传统的制造方法及产业发展模式已无法完全适应现阶段的形势需要，急需引入新方法、创造新模式、培育新产业，通过技术与方法的创新，引领航天动力产品的创新、带动航天动力产业的升级。

华曙高科已建成目前国内最大的集产学研于一体的3D打印工业园，总建筑面积27000 m2，其中研发基地5000m2、中试及生产基地8000m2，成为国际先进的集装备、材料、软件控制于一体的研发实验室及产业化基地，拥有专业的激光烧结3D打印装备设计研发实验室、材料研发实验室、各类性能与质量检测平台及标准化激光烧结设备装备生产线、激光烧结粉末材料生产线；配置了各类科研与生产设备200余台，搭建了涵盖装备与软件设计、装配工艺、粉末材料制备、激光烧结工艺、性能调试检测等领域的技术标准体系。顺利运行3D打印领域首个国家级创新平台--高分子复杂结构3D打印国家工程实验室、湖南省激光3D打印工程技术研究中心、长沙市3D打印（3D打印）工业技术研究院，成为工信部智能制造试点示范企业、工信部互联网与工业融合创新试点企业、湖南省智能制造试点示范单位，承担了国家工业转型升级重点项目、湖南省科技重大专项、长沙市科技重大专项等各级研发、产业化项目20余项，为湖南省“十三五”发展规划和制造强省建设战略专家委员会单位、3D打印产业化示范基地。

需解决的主要技术难题

相关技术指标或要求本项目以推动我国未来航天航空领域动力系统的高效高质、自主可控发展为出发点，以满足现阶段国家重大火箭发动机型号（75E、77V）快速研发与小批量生产为迫切现实需求，针对现阶段航天动力超大尺寸精密零件在研制批产过程中仍然面临的产品结构设计与材料选用受限于传统加工方法与制造能力、产品研制验证周期长、传统研制生产模式资源限制明显等问题，通过开展米级超大幅面高精密增材制造装备整体创新设计、装备高精度高效率运行控制研究、装备系统软件一体化自主研发、新材料/新结构增材制造工艺研发等方面工作，完成相关考核验证，打通航天动力超大尺寸精密零件高效益增材制造的技术堵点问题，构建完全自主可控的航天动力超大尺寸精密零件高效益增材制造装备与工艺体系。项目完成时应达到如下指标：（1）获得激光选区熔化增材制造全自主可控的成熟装备一款，其中成型幅面≥1000mm×1000mm，采用全自主控制软件；（2）设备有效成型全域风场稳定可控，层流风速可在1.5～2.5m/s范围；（3）系统多激光自动搭接校正，搭接精度≤±0.07mm; （4）自主软件系统涵盖数据处理、建造、控制模块，具备多激光扫描任务智能化分配、多类型支撑匹配生成、扫描路径规划、工艺参数开放调整等功能。（5）航天动力系统特种铜合金增材制造试样室温Rm≥380MPa，Rp0.2≥300MPa，A≥15%；（6）形成自主工艺规范/标准2项以上；（7）完成在2两种以上航天发动机典型部件上的应用验证。

期望实现的主要技术目标

预期成果及经济社会生态效益本项目瞄准航天产品高速迭代发展需求，深入开展核心装备与工艺技术创新研究，项目完成时将形成国际首创的全自主米级超大幅面激光选区熔化增材制造装备，形成支撑航天动力高效研制批产的完整自主可控增材制造装备与工艺体系。在后续转化过程中本项目成果将完整导入至航天动力高效研制工程应用与产业化制造中，搭建基于增材制造的航天动力高效研制与智能化生产平台，形成高效率、低成本、智能化的发动机整机研制生产一体化新模式。依托本项目成果有望建成国内首个面向特定应用场景、规模化应用、全链条高智能化的高端制造平台，弥补了航天产品研制生产传统模式的资源与体制限制，为各类型航天产品的更新迭代提供了与现有模式并行推进的新途径，从制造端有力地保障航天领域以空间站建设、深空探测等为代表的一系列国家重大工程推进，助力建设航天强国。同时为增材制造在各行业高质量定制化规模应用提供突出的示范效果，加快提升增材制造服务规模化工业应用、服务国民经济发展的能力。进一步推动湖南省与中国航天科技集团第一研究院合作战略落地，推动湖南省在这一新兴产业中形成显著的先发优势地位与核心技术领先地位，为我国其他地区形成类似产业经济提供湖南方案。

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