《表1 3D打印零件轻量化设计效果对比》

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《3D打印技术与装备快速维修保障》

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注:3D打印使用钛合金材料。

3D打印技术逐层堆积成形，独特的加工过程限制了零件的成型速度，使3D打印战损零件，尤其是大尺寸金属零件存在制造时间较长的缺点。因此，需要研究基于金属3D打印的轻量化快速等强度重构与优化方法[25-27]。通过设计不同功能可制造单元结构，构建可制造单元库。在保持零件原有外形和性能的前提下，对零件进行抽壳处理去除内部结构冗余，根据零件不同结构的特征与受力特点选用不同的可制造单元对零件内部进行填充，达到轻量化快速制造的目的，同时大大提高材料利用率。以陆军某型装备典型零件为对象，对其进行轻量化等强度重构设计，传统制造方式制作零件需要几天甚至数月时间，3D打印制作优化前后的加工时间，如表1所示。将3D打印技术应用于战场装备快速维修，可大大缩短零件制作周期，同时优化后的零件质量大大减轻，提高了打印速率和材料利用率。经过现场实地试验，3D打印零件满足强度使用要求，可在战场快速制造满足使用要求的战损零件。