中航邁特獲第一屆中國（國際）航空增材制造結構優(yōu)化設計大賽二等獎

來源：中航邁特

2020年9月14日，在由中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司和上海市增材制造協(xié)會聯(lián)合舉辦的第一屆中國（國際）航空增材制造結構優(yōu)化設計大賽公示結果中，中航邁特-鋼研高納聯(lián)合設計團隊憑 “新型點陣微桁架結構換熱器” 的優(yōu)化設計方案喜獲大賽二等獎。

本次比賽以“某型號航空發(fā)動機換熱器結構”為應用背景，根據(jù)零件結構和典型工況，基于增材制造工藝（重點激光選區(qū)熔化成形技術），進行以換熱區(qū)域表面積提升及輕量化為主要指標的結構優(yōu)化設計；并通過力學校核及流體力學熱仿真分析，對優(yōu)化設計的成果進行驗證；最終針對優(yōu)化后模型結構的增材制造可行性，進行了分析與驗證。

初始換熱器結構

中航邁特-鋼研高納聯(lián)合設計團隊，基于換熱器結構特征及其服役工況環(huán)境，針對其在工作環(huán)境下的內(nèi)部流場及熱交換效率進行模擬分析，對原有氣相介質流道的波紋翅片結構重新設計，創(chuàng)新性地采用增材制造獨有的點陣微桁架填充結構，進行了大量細節(jié)優(yōu)化設計、多工況下的強度校核及熱交換效果分析。最終歷時5個月，完成了點陣式換熱器的設計、優(yōu)化、力學校核、熱交換效果仿真、構件工藝設計、試制件制造等工作。

點陣式換熱器 - 最終設計方案設計圖

通過嚴謹分析，對比初始設計方案，點陣式換熱器實現(xiàn)：總換熱面積提升29.55%，結構減重6.8%，最嚴苛工況下安全系數(shù)大于1.34，換熱效率和溫度均勻性都得到提升，整體件激光選區(qū)熔化成形試制成功且效果良好，驗證了創(chuàng)新優(yōu)化設計結構與增材制造工藝方案的合理性。設計工作成果顯著，為增材制造解放設計思路，提供更多可能性的特點進行了良好的詮釋。

最終設計方案試制件實物圖

該設計方案經(jīng)過嚴苛的初審、復審和終審等層層考核與檢驗，最終在芯體表面積、換熱效率、結構重量、可制造性、設計合理性、報告完整性等多個方面脫穎而出，得到評委們的一致認可，并榮獲此次殊榮。