（中国电子科技集团 第三十八研究所 合肥 230000）
摘要：3D打印技术是具有工业革命意义的新兴制造技术,它正逐步融入研发、设计、生产各个环节，是材料科学、制造工艺与信息技术的高度融合与创新，是推动生产方向柔性化、绿色化发展的重要途径，是补充优化传统制造方式、催生生产模式、新业态和新市场的重要手段。本文将举例3D打印技术在雷达制造领域中的应用，并提出个人见解。
关键词：3D打印技术；壳体制造；应用
随着技术创新步伐不断加快，新雷达或改进雷达推入市场的速度已经明显加快，市场竞争日趋激烈。新雷达或改进雷达的组成部件与老型号相比要求更高的精度和可靠性，结构也更为复杂。另外，雷达的品种逐渐增多但生命周期逐渐缩短。因此对于制造雷达的设备和装备雷达的模式也需要不断地改进和变革。本文将简析3D打印技术及其优势，通过3D打印技术制造雷达壳体的过程和工艺流程。
一、3D打印技术及其优势
3D打印技术是一系列快速成型技术的统称，是一项直接从数字模型通过材料堆积等方式来产生三维实体的技术。其基本思想是：把数据、原料放入3D打印机中，机器按程序计算的运行轨迹把产品一层层制造出来，打印出来和数据描述一致的产品，供即时使用。3D打印机与传统的制造设备不同之处，在于其不像传统制造设备那样通过受迫成型（靠磨具成型、冷冲压成型、拉升成型、挤压成型、铸造成型等）或者去除成型（切削加工、电火花加工、数控机床、各类机床加工等）来制造物品。离散/堆积成型是从零件的CAD实体模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用层层加工的方式将成形材料堆积而形成实体零件。它是一种从“0”到“1”的加工过程。由于它把复杂的三维制造转化为一系列的二维制造，因而可以在不用任何夹具和工具的条件下制造形状任意的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。
二、3D技术在雷达壳体制造中的应用过程
2.1 3D打印雷达壳体技术原理
雷达壳体设计中的存在穿孔直径较小，结构紧凑，为达到设计精度，穿孔需要进行磨削。受机床行程和设备结构形式的限制，这么小的结构尺寸无法直接磨出，必须采用工艺装备以防止与设备的干涉。
采用激光烧结式3D打印技术，其主要是利用粉末材料在激光照射下高温烧结的基本原理，通过计算机控制光源定位装置实现精确定位，然后逐层烧结堆积成型。激光烧结式技术还具备着可以使雷达壳体一体化成形的特点，这样对减少劳动力和运输方面的花费有着显著的帮助。传统的大规模生产是建立在产品链和流水线基础上的，在现代工厂中，机器生产出相同的雷达壳体零部件，然后由机器人或人工进行组装。雷达壳体组成部件越多，供应链和产品线都将拉得越长，组装和运输所需要消耗的时间和成本就越多。而3D打印由于其生产的特点，则可以将雷法壳体整体和其配套部件同时打印出来，从而一体化成形，无需再次组装。
2.2激光烧结式雷达壳体打印加工过程
选择性激光烧结先采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在已成形零件的上表面；并通过打印仓的恒温设施将其加热至恰好低于该金属粉末烧结点的某一温度，接着控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上照射，使被照射区粉末温度升至熔化点之上，进行烧结并与下面已制作成形的部分实现黏结；当一个层截面被烧结完成后，打印平台下的工作活塞下降一个层厚，层层叠加，直到完成整个三维零件的打印成型工作；最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，取出已成型工件。
图1激光烧结式雷达壳体打印示意图
2.3激光烧结式雷达壳体打印工艺过程
激光烧结式打印技术可以选用非常多的粉末材料，并制成相应材料的雷达部件。其具体工艺过程概括如下:
(1)整个打印仓在打印期间，始终保持在粉材熔点略低一些的温度。
(2)将材料粉末铺洒在已成形零件的伤表面，并刮平。
(3)使用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上照射除零件的层截面，材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，并与下面已成形的部分黏结。
(4)当一层截面被烧结完成后，通过铺粉系统新铺一层粉末材料，然后进行下一层截面的打印。
激光烧结技术与传统工艺相比，能生产强度高、材料属性优异的产品，控制速度灵敏，无需设计和构造支撑部件，此外还可以根据零件的具体功能和经济要求来烧结形成既有功能梯度和结构梯度的零件。
结束语：
综上所述，本文提出一种新型雷达壳体打印技术方案，主要基于激光烧结式3D打印技术完成雷达壳体的层层制造。同时3D打印机还省去技术人员培训成本和新设备的采购费用，当需生产一款新产品时，并不需要升级设备、人员培训，而只需要倒入不同的数字设计文件和一批新的原材料就可以了，缩短了雷达制造的周期。雷达壳体制造在新模式下，生产过程中具备自动化、高速化和智能化的特点，能够进一步推动雷达壳体制造的优化，根本上降低雷达自身重量，利于雷达产品在航天航空领域的突破。
参考文献：
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[4]王运赣，王宣.功能器件自由成形[M].北京：机械工业出版社,2012
作者简介：邹和平 1987年11月 男 汉族 安徽巢湖 2010年毕业于安徽工程大学自动化专业 学士 现供职于中国电子科技集团第38研究所 工程师 研究方向 电气自动化
胡东平 1993年12月 男 汉族 安徽合肥 2014年毕业于皖西学院电子信息科学与技术专业 学士 现供职于中国电子科技集团第38研究所 工程师 研究方向 电气自动化
论文作者:邹和平,胡东平
论文发表刊物:《科技研究》2019年4期
论文发表时间:2019/6/18
标签：壳体论文; 技术论文; 激光论文; 粉末论文; 材料论文; 零件论文; 截面论文; 《科技研究》2019年4期论文;