首創(chuàng)“鑄鍛銑一體”金屬3D打印技術(shù)
2016年09月16日 18:44 5861次瀏覽 來源: 湖北日報 分類: 新技術(shù)
13日,在華中科技大學(xué)機械學(xué)院數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點實驗室的實驗基地,張海鷗團隊正在加緊制造一批應(yīng)用于航空領(lǐng)域的高端金屬鍛件。該團隊經(jīng)10余年潛心研發(fā),在全球首創(chuàng)“鑄鍛銑一體”金屬3D打印技術(shù),并制造出世界首批3D打印鍛件。
近日,美國通用電氣公司、歐洲空中客車公司等國際大牌紛紛找上門洽談合作。而在10多年前,正是美國通用電氣公司斷言,3D打印不能打印出具有鍛件性能的高端、優(yōu)質(zhì)構(gòu)件。
“我們一直認(rèn)為,唯有創(chuàng)新才有未來,跟在別人后面是不會有太大出路的。”今年60歲的張海鷗,早年留學(xué)日本,1998年被引進到華中科技大學(xué),致力于高效低成本無??焖僦圃旒夹g(shù)研究。2002年起主攻金屬3D打印,當(dāng)時國內(nèi)外的3D金屬打印主要以激光、電子束為熱源,張海鷗另辟蹊徑,采用等離子束為熱源,使得成本更低、效率更高。此外,當(dāng)時金屬3D打印做出的制件比較粗糙,無法直接當(dāng)零件使用,需進行后期機械加工,遇到復(fù)雜制件更是幾乎不可能實現(xiàn)。張海鷗帶領(lǐng)團隊反復(fù)實驗,在金屬3D打印中復(fù)合了銑削,邊打印邊進行機械加工,解決了上述難題,一舉獲得國家發(fā)明專利。
在成績面前,張海鷗和團隊創(chuàng)新的步伐并沒有停息。3D打印雖已發(fā)展近30年,但由于沒有鍛造環(huán)節(jié),制件普遍存在性能及可靠性不及鍛件、易產(chǎn)生裂縫、變形等缺陷。2009年,張海鷗開始構(gòu)想讓金屬3D打印制件具備鍛件性能,從而應(yīng)用于高端領(lǐng)域。“很多同行在這里受阻。”張海鷗偏偏去挑戰(zhàn)一個大家都覺得不能完成的事,希望在金屬3D打印中加入鍛打技術(shù)。張海鷗堅信,要想讓金屬削鐵如泥,必須要經(jīng)千錘百煉。“研發(fā)過程是痛苦的。”張海鷗說,有段時間問題不斷,前面問題剛解決,新問題又冒出來,加之有個階段國內(nèi)外對3D打印并不看好。但張海鷗沒有放棄,他堅信這項技術(shù)值得去研究,成功的話,對全世界3D打印行業(yè)都是件好事。他帶領(lǐng)團隊從早到晚在實驗室反復(fù)實驗、不斷試錯。2010年,大型飛機蒙皮熱壓成形模具的誕生,驗證了張海鷗在3D打印中復(fù)合鍛打的可行性。其后,該技術(shù)不斷完善,打印出飛機用鈦合金、高溫合金、海洋深潛器、核電用鋼等高端金屬鍛件,其性能均穩(wěn)定超過傳統(tǒng)制件。
傳統(tǒng)制造業(yè)是鑄、鍛、銑分離,每個環(huán)節(jié)依賴大型設(shè)備,流程長、能耗大、污染大。張海鷗團隊自主研制的微鑄鍛同步復(fù)合設(shè)備,首次將鑄、鍛、銑一體化,同時采用高效廉價的熱弧為熱源,實現(xiàn)了低成本、高效能,為全球制造業(yè)帶來顛覆性創(chuàng)新,獲得了20多項中國和國際發(fā)明專利。
張海鷗團隊另一核心成員王桂蘭教授,是張海鷗的妻子,兩人全身心投入這項科研中。10多年來,他們幾乎天天吃學(xué)校食堂,家中廚房一年用不了幾次。“在研發(fā)中難免會遇到分歧。”王桂蘭說,“他首次跟我提出‘鑄鍛銑一體化’構(gòu)想時,我認(rèn)為是異想天開,兩人為此進行了激烈的爭吵。”但真理是唯一的,研發(fā)過程中雖經(jīng)歷了多次失敗,王桂蘭仍帶領(lǐng)學(xué)生按照丈夫的思路反復(fù)實驗,最終,團隊取得了成功。
責(zé)任編輯:孟慶科
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