我國成功實現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下電子束3D打印

據(jù)科技日報2025年4月份報道，近日，中國航空制造技術研究院高能束流發(fā)生器實驗室傳來振奮人心的消息，我國在模擬微重力環(huán)境下成功實現(xiàn)了 “太空級” 3D 打印技術突破，這一重大成果標志著我國在航空航天制造領域取得了關鍵性進展，在高端增材制造方面已具備強大的國際競爭力。

實驗過程中，一臺尺寸約兩米見方的 3D 打印機成功制造出一件精密鈦合金結構件。該設備未來極有希望成為我國 “太空制造” 中的核心技術裝備，助力我國在太空探索與開發(fā)領域實現(xiàn)更多突破。在此之前，相關技術長期被國外壟斷，我國科研團隊歷經艱苦鉆研，成功攻克了電源負載阻抗匹配難、束流功率小等一系列技術難題，自主研發(fā)出壽命長、功率大的冷陰極電子槍，并將其成功應用于多個高端制造領域。

據(jù)了解，中國航空制造技術研究院的團隊成功研制出基于冷陰極電子槍的 3D 打印設備，該設備在地面測試時能夠實現(xiàn)超過 1000 小時的穩(wěn)定熔絲成形，穩(wěn)定性與可靠性極高。為滿足太空應用的特殊需求，團隊進一步攻堅克難，成功解決了設備小型化和輕量化的設計難題，最終開發(fā)出適用于太空的冷陰極電子槍 3D 打印原理樣機。值得一提的是，該樣機體積僅為地面使用設備的四分之一，大大降低了發(fā)射成本，為未來太空制造任務的開展提供了有力支持。

中國航空制造技術研究院自 1957 年成立以來，始終專注于航空材料、制造工藝及專用裝備等領域的基礎研究、應用技術研發(fā)與工程轉化工作，隸屬于中國航空工業(yè)集團有限公司。多年來，研究院為我國新型飛機、發(fā)動機、導彈等航空裝備的研制以及航空工廠的技術改造提供了大量先進的制造技術和工藝裝備，是推動我國航空工業(yè)發(fā)展的重要力量。

中航工業(yè)制造院具備通過激光選區(qū)熔化成形技術成形鈦合金、鎳基合金、鋁合金、鋼等金屬復雜結構件的能力，自主開發(fā)設備成形尺寸包括250×250×300mm、360×360×450mm、800×450×700mm、1200×1200×1200mm等，可提供材料、工藝、設備、后續(xù)處理及檢測等整體化解決方案。

研制的超米級激光選區(qū)熔化設備M1200
成形尺寸1200×1200×1200mm，9激光協(xié)同工作

中航工業(yè)制造院具備通過電子束熔絲成形技術實現(xiàn)鈦合金、超高強度鋼、鋁合金、鎳基合金等大型金屬復雜結構的近凈成形制造的能力，鈦合金最高成形效率可達20kg/h，最大成形尺寸為1.5m×0.8m×3m，可成形各種框、梁、接頭、起落架、滑輪架等大型結構。中航工業(yè)制造院研制的不銹鋼格柵零件實現(xiàn)首次裝機應用，該技術已在直升機鋁合金格柵等實現(xiàn)批產。

開發(fā)的電子束成形設備
成形尺寸達6×1.8×1m3，可實現(xiàn)五軸聯(lián)動和雙通道送絲

隨著我國在模擬微重力環(huán)境下 “太空級” 3D 打印技術的成功突破，未來在太空探索領域，我國有望實現(xiàn)快速、低成本制造空間結構件、維修工具、探測器零部件等，為人類在太空中的長期生存與發(fā)展提供堅實支撐。同時，相關技術在多個高端制造領域的應用拓展，也將進一步推動我國高端制造業(yè)的發(fā)展，提升我國在全球高端制造產業(yè)中的地位。