光刻机和航空发动机哪个技术含量高些?
当然是光刻机的难度更大了!主要是航空发动机的难度在于“材料和设计”,被称为“工业桂冠上的明珠”。而光刻机是集世界之大成技术,研发出来的。其难点主要在“精密加工”,被称为“工业桂冠上的明珠的明珠”也不为过。
先来看光刻机的研发难点。光刻机主要涉及了:精密加工,精密装配,精确移动等等多项高难度技术。就比如说用于反射光源的各种高精度反光镜,加工这些镜头得有高精度的磨床,也只有两三个国家有这种磨床。除了高精度磨床之外,镜头的抛光是由人工来完成的。而阿斯麦公司制造的光刻机用的是德国蔡司公司的镜头组,应该是只有蔡司公司的镜头才符合制造极紫外EUV光刻机的需求了。此外,光刻机里有两个必须保持同步运动的工件台,误差。要在2纳米以下,一个载着底片,一个载着胶片。而这两个工作台由静止到运动的加速度,根导弹发射时的加速度相近。要保持两个工件台的同步运动,就必须要有极为高端的机械加工能力。
再来看航空发动机的制造难点。航空发动机对材料有极高的需求,另外就是设计了。要知道航空发动机里面的高低压涡轮工作叶片的工作环境极为恶劣。叶片要在上千度的高温,数百个大气压,强大的力心力作用下持旋转的同时,还不能有任何损坏,形变,裂纹等等。除了这点之外,航空发动机还要长时间的运转,也就是说,高低压涡轮叶片还得具有较高的疲劳寿命,这一系列的特点性能,就使得航空发动机的工作叶片的制造难度极大。
现在的航空发动机工作叶片一般都是用单晶耐高温合金,金属间化物等,未来还可能使用复合材料,陶瓷材料等。也就是说,现在可以独立制造出单晶耐高温合金叶片的国家也就是五六个。航空发动机考验的是一个国家的基础材料科学,只有材料上去了,设计不行,靠堆材料也可以堆出先进的航空发动机。
由此可知,航空发动机对材料的要求极高,二光刻机对精加工的要求极高。相对而言,材料比较好突破,而可以独立制造航空发动机的国家有美,中,日,俄,英,法。但是可以独立制造光刻机的国家有荷,中,日这三国了。
飞机零部件主要有哪些?用什么技巧生产的?
飞机制造中需要用机床加工的典型零件,主要有飞机机身结构件和发动机的关键零件两部分:
1.机身结构件典型零件
飞机机身结构件的典型零件有梁、筋、肋板、框、壁板、接头、滑轨等类零件。以扁平件、细长件、多腔件和超薄壁隔框结构件为主。毛坯为板材、锻件和铝合金挤压型材。材料利用率仅为5%-10%左右,原材料去除量大。目前,国内飞机零件,90%以上为铝合金件,少量为不锈钢和钛合金钢,且整体结构件越来越多,应用复合材料是今后的发展方向机身结构件典型零件的结构特
(1)件的轮廓尺寸越来越大。如有的梁类零件的长度已达到13m。
(2)零件的变斜角角度变化大,超薄壁等。最薄处尺寸只有0.76mm左右,所以,加工工艺刚性差。
(3)零件的结构越来越复杂,很多零件采用整体结构。
(4)零件的尺寸精度和表面质量要求越来越高,如有些零件加工后出现的毛刺等缺陷,不允许用人工去除。
加工飞机机身典型零件所需主要设备
(1)三坐标加工中心,如大型龙门立式加工中心;
(2)五轴联动加工中心,如大型龙门立式加工中心,应配备A/B摆角铣头或A/C摆角铣头;
(3)从发展考虑,需要大型龙门式双主轴五坐标加工中心,工作台尺寸5m×20m,用于加工梁类零件;
(4)加工铝合金件需要大功率高速加工中心,功率≥40kW,主轴转速20000r/min以上,带两坐标摆角铣头;
(5)由于整体铝合金件切削加工去除量大,为便于排屑,最好需要工作台可以翻转90°的卧式加工中心,目前,国内尚无这种卧式加工中心;
(6)飞机机身结构件品种多,形状各异,且工艺刚性差,需用大量卡具。为降低成本,缩短生产准备周期,需要各种柔性卡具;
(7)钣金成形件主要涉及蒙皮、型材、导管等曲面成形,要求成形精准。为保证制造精度,需要大规格蒙皮拉伸机;蒙皮滚弯成形机;还有三轴滚校平机、型材拉弯机、导管成形机等。飞机部件装配还需自动钻铆设备;
(8)为减轻飞机重量,复合材料的应用越来越多,制作复合材料构件需要铺带机等等(铺带机在国内还是空白)。
按照材质的不同,航空零部件可由金属材料(不锈钢、镁合金、钛合金、铝合金、结构钢、高温合金等)和非金属材料(航空陶瓷、特种陶瓷、特种橡胶、碳纤维等)加工而成。围绕航空零部件的高强度和减重需求,钛合金及不锈钢、铝合金和各种复合材料在机身加强框、机翼翼梁和加强肋等零部件的制造中得到广泛应用。基础板材、型材和管材经钣金零件成形(热成型、弯压等)、机械加工(切削等)后再经特殊工艺处理加工成为飞机零部件。一架大型民航客机有数百万个零件,需要数千家配套供应商生产,在国家大力发展航空事业的背景下,航空零部件制造具有广阔的市场前景。
据中研产业研究院发布的《2019-2025年中国航空零部件行业全景调研与投资战略研究咨询报告》分析显示,经过多年的艰苦创业,我国航空零部件制造业获得长足进步,基础能力建设进一步加强,科研不断取得新成果,科技和产业国际合作不断深化,军民结合、寓军于民的产业格局正在逐步形成。行业市场规模逐步扩大,截止2018年,行业市场规模约为449亿元。通常情况下,一架大型民航客机有数百万个零件,需要数千家配套供应商生产,航空结构件在飞机总价值量中占比达到30%左右。我国航空事业起步较晚,并且在零部件的生产中,大都是以转包的形式出现,从而为先进的民用飞机提供零部件产品。而谈到我国的航空零部件转包,其最初主要是通过三来加工的形式出现。所谓的三来加工,则是指客户来图、来料和来样,然后我国航空企业根据客户的图纸,对零部件进行组装,从而达到客户设计的要求。而随着我国现代制造业的发展,转包已经上升到了一个更高的高度。在这个过程中,企业的规模不断壮大,同时在技术和复杂程度方面,也有了显著的提升。
航空零部件制造是整个航空制造产业链最核心的部分。2015年5月19日,中国制造2025规划发布,在新常态的语境下,国家把目光再次聚焦到工业实体。无论是德国的工业4.0还是中国制造2025,智能化、柔性化、信息化只是一个手段,打造产业的核心技术,竞争优势才是最本质的内核。
想要了解更多关于行业专业分析请关注中研普华研究报告《2019-2025年中国航空零部件行业全景调研与投资战略研究咨询报告》