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在殲-20的研制過(guò)程中，我國除了對鍛造設備進(jìn)行改造升級外，還積極尋求新的技術(shù)手段，并取得了世人矚目的成就，而運用在殲-20制造時(shí)的一系列新技術(shù)中，金屬3D打印技術(shù)顯得尤為重要，這在各大媒體的宣傳中足以看出，那么3D打印技術(shù)究竟有何神奇之處呢？

金屬3D打印技術(shù)即“增材制造”技術(shù)，也稱(chēng)“增量制造”“添材制造”“添加式制造”技術(shù)，是一種通過(guò)材料逐層添加堆積、實(shí)現構件無(wú)模成形的數字化制造技術(shù)。增材制造技術(shù)將“材料制備/精確成形”有機融為一體、并將三維復雜形狀零件制造離散為簡(jiǎn)單的二維平面形狀的逐層疊加，為設計人員實(shí)現奇思妙想，特別是實(shí)現高性能或超常性能構件和結構提供了有效的途徑，同時(shí)該技術(shù)更能大幅度縮短生產(chǎn)周期、降低制造成本、節省材料消耗和加工制造費用。這些優(yōu)勢，使得增材制造技術(shù)為制造業(yè)的變革提供了可能，在重大武器裝備的研制、生產(chǎn)和使用維護等方面，都有巨大應用價(jià)值和廣闊應用前景。

3D打印機原理說(shuō)的簡(jiǎn)單一點(diǎn)就是斷層掃描的逆過(guò)程,斷層掃描是把某個(gè)東西”切”成無(wú)數疊加的片,3D打印就是一片一片的打印,然后疊加到一起,成為一個(gè)立體物體，它與傳統打印機的區別在于它使用的”墨水”是實(shí)實(shí)在在的原材料

目前，增材制造技術(shù)主要包括“快速原型制造技術(shù)”和“高性能金屬構件直接制造技術(shù)”兩大類(lèi)。其中“快速原型制造技術(shù)”主要制造尺寸較小，由樹(shù)脂、石蠟、紙張等材料組成的原型樣件及由陶瓷、金屬粉末組成的“非致密”原型樣件或模型，這些原型樣件原則上不能用于直接裝備制造，其主要作用是服務(wù)于新產(chǎn)品的快速設計優(yōu)化、產(chǎn)品預評估、商業(yè)宣傳和批產(chǎn)前工裝模具制造準備，可有效縮短新產(chǎn)品研制周期，降低產(chǎn)品研發(fā)和制造成本?，F階段主要應用于藝術(shù)、文化創(chuàng )意、教育普及和娛樂(lè )等領(lǐng)域。

“高性能金屬構件直接制造技術(shù)”則采用高功率激光束(或電子束)對粉末或絲材進(jìn)行逐層熔化/凝固堆積，直接制造出致密金屬零件，技術(shù)難度大，迄今國外只突破了小型金屬構件激光直接制造技術(shù)。我國先后攻克了飛機次承力鈦合金復雜結構件，大型主承力鈦合金結構件的工程化應用技術(shù)，且順利通過(guò)在某型飛機上的全部應用試驗考核，使我國成為繼美國之后世界上第二個(gè)掌握飛機次承力鈦合金復雜結構件工程化技術(shù)并實(shí)現在飛機上應用的國家。而實(shí)現大型主承力鈦合金結構件(尺寸超過(guò)5平方米，甚至達8平方米左右)的工程化及裝機應用，目前我國是世界唯一。其他國家還未能突破大型主承力構件激光直接制造及應用關(guān)鍵技術(shù)，高性能金屬構件直接制造已成為增材制造技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。

在國家研發(fā)投入的持續支持和重大工程需求拉動(dòng)下，我國已形成體系結構完整的3D打印技術(shù)體系，在個(gè)別領(lǐng)域達到國際領(lǐng)先水平，在許多領(lǐng)域達到國際先進(jìn)水平，具備跨越式快速發(fā)展的良好基礎。比如：在3D打印的材料科學(xué)基礎方面有一些比較系統深入的研究，開(kāi)發(fā)了一系列3D打印非金屬材料，金屬3D打印達到了非常優(yōu)異的力學(xué)性能；研制了一批先進(jìn)的光固化、激光選區燒結、激光選區熔化、激光沉積成形、熔融沉積、電子束制造等工藝裝備；在航空發(fā)動(dòng)機零件制造、飛機功能件和承力件制造、航天復雜結構件制造、汽車(chē)和家電行業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)、個(gè)性化醫療等方面得到了大量應用；涌現出幾十家3D打印設備制造與服務(wù)企業(yè)，為多行業(yè)新產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)與創(chuàng )新設計提供了支撐。特別值得一提的是，我國西北工業(yè)大學(xué)、航空制造研究所和北京航空航天大學(xué)等單位在大型金屬零件激光及電子束熔化沉積增材制造工藝、裝備及應用技術(shù)等研究方面，都作出了國際先進(jìn)的研究工作。

增材制造的燃氣輪機渦輪動(dòng)葉

西工大于1995年在國內首先提出激光立體成形的技術(shù)構思，將增材成形原理與送粉式激光熔覆相結合，形成一種可獲得具有鍛件力學(xué)性能的復雜結構金屬零件的快速自由成形技術(shù)。

1997年，“金屬粉材激光立體成形的熔凝組織與性能研究”獲得航空科學(xué)基金重點(diǎn)項目資助，是中國金屬增材制造第一個(gè)正式立項的科研項目。2001年，“多材料任意復合梯度結構材料及其近終成形”項目獲得國家863計劃資助，其技術(shù)于2005年應用于我國研制的首臺推重比10航空發(fā)動(dòng)機軸承后機匣制造，為該發(fā)動(dòng)機按時(shí)裝機試車(chē)做出了關(guān)鍵貢獻。該零件下部為In961合金鑄件，上部為GH4169鎳基高溫合金激光立體成形件，是以鑄件為基材，異種材質(zhì)增材制造的首個(gè)應用案例。西工大首先研制出五軸聯(lián)動(dòng)的專(zhuān)用激光立體快速成形機，實(shí)現了商業(yè)化銷(xiāo)售：2006年將LSF-III型裝備售與航天306所。2011年7月，依托西工大增材制造技術(shù)成立了西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司，它成立后立即為中國商飛提供了激光增材制造大型鈦合金機翼梁(長(cháng)達5米)。經(jīng)材料性能、結構性能、零件取樣性能測試和大部件破壞性測試所有環(huán)節的力學(xué)性能測試，完全滿(mǎn)足設計要求，包括疲勞性能在內的綜合性能優(yōu)于鍛件，強度一致性?xún)?yōu)于2%,遠高于商飛5%的要求。另外，運-20、殲-10B/C、殲-20等多型飛機也采用了該技術(shù)生產(chǎn)零、部件。

殲-10C戰斗機

北航和航空工業(yè)沈陽(yáng)所，航空工業(yè)—飛院及沈飛、成飛、西飛公司等單位“產(chǎn)學(xué)研”緊密結合，突破了鈦合金、超高強度鋼等材料的大型關(guān)鍵構件激光熔化沉積增材制造工藝、裝備、標準和應用關(guān)鍵技術(shù)，研制出目前世界上最大的飛機鈦合金大型結構件激光快速成形工程化成套裝備(可加工尺寸達8左右的構件),同時(shí)研制生產(chǎn)出30余種鈦合金及超高強度鋼大型整體關(guān)鍵主承力構件，解決了C919，殲-15，殲-20、“鶻鷹”等多型飛機研制的瓶頸難題，并使我國成為目前世界上唯一實(shí)現激光成形鈦合金大型整體主承力構件成功裝機工程應用的國家，獲得了2012年度“國家技術(shù)發(fā)明一等獎”。

利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的零，部件，力學(xué)性能與鍛件相當甚至超出，尺寸精度高，而體積重量則明顯更小。例如，《科技日報》2017年7月11日報道，我國最近試飛成功的C919中型客機，其機身部段的機翼上，下緣條及前后三叉接頭，采用傳統鍛造生產(chǎn)重達1607千克，而采用國產(chǎn)設備進(jìn)行3D打印則只有136千克。

C919中型客機

這些新技術(shù)的使用，都使殲-20戰機在減輕空重、增強機體結構、提升戰機性能方面，有了大幅提升。

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