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铸锻铣金属3D打印技术,超越美日的高端机床技术
责编:李晓燕 发布时间:2021-04-13 13:50:25 浏览次数:次

   我国是制造业大国,世界各地都有中国制造的产品,但是,我国目前还算不上制造业强国,究其原因,是因为在高端制造业方面,我国依旧要落后于一些发达国家,而高端制造业的核心竞争力,就是高端数控机床。


   在数控机床方面,我国长期被外国垄断,为了成就制造业强国,数控机床已经被《中国制造2025》列入“加快突破的战略必争领域”,而如今,我国在数控机床方面,已经获得突破性的进展,甚至一项技术已经超越美日。

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   当初美国花费巨大代价,想要购买我国的这项技术都被拒绝,如今,这项技术已经被列入禁止出口的中国技术,它就是由我国华中科技大学机械学院张海鸥团队研发的,世界首台铸锻铣一体化3D打印数控机床。这台机床,让机床行业顶尖的美国和日本都趋之若鹜。

   中国制造业给很多人留下刻板的印象,那就是只会制造,不会创新,认为大多数先进的设备,我们都必须进口国外,尤其是在工业机床方面,因此,基于这种刻板印象,很多人不认为国产机床能有世界先进技术,所以我们首先就来了解一下,这台机床究竟有多么了不起。

   一个零件需要经过铸造、锻造、铣削,才能最终成型,但是,在传统工艺当中,这三个步骤是分开进行的,而且各个环节都不能出错,一旦出错整个零件就报废了,所以任何一个步骤都非常精细,对机床的要求也很高。而普通的3D打印技术,虽然制造方便,但是却无法进行高端制造的工作,也不能在打印的同时,进行增材、等材变形等复杂工艺。然而,铸锻铣一体化3D打印数控机床,不仅解决了这个问题,还能让铸造、锻造、铣削在同一台机器上完成,甚至能保证在复杂曲面构件上,也能起到非常强大的作用。
 
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   根据中航飞行股份有限公司,在验收报告中评价到,这台机床在飞机复合材料成型具方面,拥有非常明显的周期和成本优势,也就是说它不仅效率高,还能降低成本。

   根据相关实验数据,它能将负载的飞机复合材料成型模具,制造周期缩短1/3到1/2,湖北省机械工程学会,对这项科技成果做出鉴定,认为该项目整体技术已经达到了国际领先水平。
 
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   这样看起来还有点自夸的嫌疑,但是从我国和其它国家的相关反应中,就可以看出这项技术有多么先进,在去年8月28日,铸锻铣一体化3D打印技术,被我国商务部和科技部,列入了限制出口目录,这是我国唯一被列入其中的3D打印技术。

   国际权威3D打印杂志《乌勒斯报告》,也对这项技术加以关注,并认可了这项技术的可靠性,对它的评价是,张海鸥团队利用铸锻铣工艺,成功制造出性能超过锻件的发动机零件。

   同时,这项技术也得到美国的关注,美国航空发动机制造商,曾经多次找到张海鸥,想要出高价购买这套设备,但是最后被张海鸥一口拒绝,说明这项技术同样得到美国这个拥有顶尖技术国家的认可。而且美国也没有一项技术,能够和这项技术比肩。

   我国能拥有这样一项超越世界的技术,需要感谢一个人,他就是张海鸥,张海鸥是东京大学的工学博士,毕业后,就和同在东京大学就读的妻子王桂兰回国,1998年,来到华中科技大学任教,在任教期间,张海鸥也同样没有放弃科研。

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   2009年,张海鸥开始构想,将金属3D打印技术应用到高端领域,不再是打印一个小零件,或者打印一些小玩具,3D打印的发展已经过去30年,但是因为没有锻造环节,因此利用这项技术打印出来的部件,都比传统制造的部件更容易出现问题,最常见的问题包括容易变形,容易产生裂缝,性能和可靠性也不如锻件,于是,张海鸥想要将锻造这项工艺,加入到3D打印当中。

   并不是没有人进行过相关尝试,但是最后都以失败告终,导致很多人都放弃了这个想法,但是张海鸥并没有放弃,因为缺少相关的实验条件和经费,张海鸥和王桂兰拿出自己多年的积蓄,投入到科研项目当中。

   为了不影响试验进度,张海鸥夫妇直接在实验室中摆放了一张行军床,累了就直接躺下休息,醒来就继续做研究,张海鸥的学生们还有休息的机会,但是他们夫妻二人自己却几乎住在实验室,整个小组在通风不良、屋顶漏水的破旧厂房中,度过了无数个日夜。
 
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   2010年,一架大型的飞机蒙皮热压成型模具诞生,这是第一架运用加入锻造功能的3D打印技术制造出来的模具,这项成果也验证了技术的可行性,随着技术的不断完善,张海鸥团队又打印出飞机用的钛合金、海洋深潜器、核电用钢等高端金属锻件,性能全面超过传统锻件。

   一直到2019年武汉天昱智能制造有限公司、武汉重型集团有限公司、华中数控股份有限公司,共同申报2019年度“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项,张海鸥团队才终于完成铸锻铣一体化3D打印数控机床。

   这项设备的出现,不仅是我国机床科技的一项重大突破,更为我国高科技的发展以及航空技术的突破,奠定了坚实的技术。在航空发动机领域,我国一直被国外卡脖子,虽然这两年有所突破,但是有些核心部件却依旧需要从国外购买。并不是我们无法突破相关技术,而是在制造方面遇到了难题,这台全新数控机床的出现,让我国终于有了生产相关部件的能力。
 
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   张海鸥团队利用这台机床,已经成功打印出大型飞机航空发动机一部分重要部件,如高温合金机匣、铝合金机匣、钛合金叶轮等,提升了我国大型先进飞机发动机自主研发的能力,给我国的航空制造领域带来强大的信心。

   铸锻铣金属3D打印技术,让我国在解决复杂大型零件制造的问题上,得到了一次全新的突破,核心难题的解决技术,从全球先进水平提高到全球领先水平,它对我国高端制造业的贡献,不可谓不大。
                                                                                                                                               (来源:财事有道)
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