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          日期時間:
          鑄鍛銑金屬3D打印技術,超越美日的高端機床技術
          責編:李曉燕 發布時間:2021-04-13 13:50:25 瀏覽次數:

             我國是制造業大國,世界各地都有中國制造的產品,但是,我國目前還算不上制造業強國,究其原因,是因為在高端制造業方面,我國依舊要落后于一些發達國家,而高端制造業的核心競爭力,就是高端數控機床。


             在數控機床方面,我國長期被外國壟斷,為了成就制造業強國,數控機床已經被《中國制造2025》列入“加快突破的戰略必爭領域”,而如今,我國在數控機床方面,已經獲得突破性的進展,甚至一項技術已經超越美日。

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             當初美國花費巨大代價,想要購買我國的這項技術都被拒絕,如今,這項技術已經被列入禁止出口的中國技術,它就是由我國華中科技大學機械學院張海鷗團隊研發的,世界首臺鑄鍛銑一體化3D打印數控機床。這臺機床,讓機床行業頂尖的美國和日本都趨之若鶩。

             中國制造業給很多人留下刻板的印象,那就是只會制造,不會創新,認為大多數先進的設備,我們都必須進口國外,尤其是在工業機床方面,因此,基于這種刻板印象,很多人不認為國產機床能有世界先進技術,所以我們首先就來了解一下,這臺機床究竟有多么了不起。

             一個零件需要經過鑄造、鍛造、銑削,才能最終成型,但是,在傳統工藝當中,這三個步驟是分開進行的,而且各個環節都不能出錯,一旦出錯整個零件就報廢了,所以任何一個步驟都非常精細,對機床的要求也很高。而普通的3D打印技術,雖然制造方便,但是卻無法進行高端制造的工作,也不能在打印的同時,進行增材、等材變形等復雜工藝。然而,鑄鍛銑一體化3D打印數控機床,不僅解決了這個問題,還能讓鑄造、鍛造、銑削在同一臺機器上完成,甚至能保證在復雜曲面構件上,也能起到非常強大的作用。
           
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             根據中航飛行股份有限公司,在驗收報告中評價到,這臺機床在飛機復合材料成型具方面,擁有非常明顯的周期和成本優勢,也就是說它不僅效率高,還能降低成本。

             根據相關實驗數據,它能將負載的飛機復合材料成型模具,制造周期縮短1/3到1/2,湖北省機械工程學會,對這項科技成果做出鑒定,認為該項目整體技術已經達到了國際領先水平。
           
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             這樣看起來還有點自夸的嫌疑,但是從我國和其它國家的相關反應中,就可以看出這項技術有多么先進,在去年8月28日,鑄鍛銑一體化3D打印技術,被我國商務部和科技部,列入了限制出口目錄,這是我國唯一被列入其中的3D打印技術。

             國際權威3D打印雜志《烏勒斯報告》,也對這項技術加以關注,并認可了這項技術的可靠性,對它的評價是,張海鷗團隊利用鑄鍛銑工藝,成功制造出性能超過鍛件的發動機零件。

             同時,這項技術也得到美國的關注,美國航空發動機制造商,曾經多次找到張海鷗,想要出高價購買這套設備,但是最后被張海鷗一口拒絕,說明這項技術同樣得到美國這個擁有頂尖技術國家的認可。而且美國也沒有一項技術,能夠和這項技術比肩。

             我國能擁有這樣一項超越世界的技術,需要感謝一個人,他就是張海鷗,張海鷗是東京大學的工學博士,畢業后,就和同在東京大學就讀的妻子王桂蘭回國,1998年,來到華中科技大學任教,在任教期間,張海鷗也同樣沒有放棄科研。

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             2009年,張海鷗開始構想,將金屬3D打印技術應用到高端領域,不再是打印一個小零件,或者打印一些小玩具,3D打印的發展已經過去30年,但是因為沒有鍛造環節,因此利用這項技術打印出來的部件,都比傳統制造的部件更容易出現問題,最常見的問題包括容易變形,容易產生裂縫,性能和可靠性也不如鍛件,于是,張海鷗想要將鍛造這項工藝,加入到3D打印當中。

             并不是沒有人進行過相關嘗試,但是最后都以失敗告終,導致很多人都放棄了這個想法,但是張海鷗并沒有放棄,因為缺少相關的實驗條件和經費,張海鷗和王桂蘭拿出自己多年的積蓄,投入到科研項目當中。

             為了不影響試驗進度,張海鷗夫婦直接在實驗室中擺放了一張行軍床,累了就直接躺下休息,醒來就繼續做研究,張海鷗的學生們還有休息的機會,但是他們夫妻二人自己卻幾乎住在實驗室,整個小組在通風不良、屋頂漏水的破舊廠房中,度過了無數個日夜。
           
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             2010年,一架大型的飛機蒙皮熱壓成型模具誕生,這是第一架運用加入鍛造功能的3D打印技術制造出來的模具,這項成果也驗證了技術的可行性,隨著技術的不斷完善,張海鷗團隊又打印出飛機用的鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等高端金屬鍛件,性能全面超過傳統鍛件。

             一直到2019年武漢天昱智能制造有限公司、武漢重型集團有限公司、華中數控股份有限公司,共同申報2019年度“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項,張海鷗團隊才終于完成鑄鍛銑一體化3D打印數控機床。

             這項設備的出現,不僅是我國機床科技的一項重大突破,更為我國高科技的發展以及航空技術的突破,奠定了堅實的技術。在航空發動機領域,我國一直被國外卡脖子,雖然這兩年有所突破,但是有些核心部件卻依舊需要從國外購買。并不是我們無法突破相關技術,而是在制造方面遇到了難題,這臺全新數控機床的出現,讓我國終于有了生產相關部件的能力。
           
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             張海鷗團隊利用這臺機床,已經成功打印出大型飛機航空發動機一部分重要部件,如高溫合金機匣、鋁合金機匣、鈦合金葉輪等,提升了我國大型先進飛機發動機自主研發的能力,給我國的航空制造領域帶來強大的信心。

             鑄鍛銑金屬3D打印技術,讓我國在解決復雜大型零件制造的問題上,得到了一次全新的突破,核心難題的解決技術,從全球先進水平提高到全球領先水平,它對我國高端制造業的貢獻,不可謂不大。
                                                                                                                                                         (來源:財事有道)
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