2020年5月，華中科技大學張海鷗教授技術(shù)產(chǎn)業(yè)化團隊接到今年復(fù)工復(fù)產(chǎn)以來的大單——為某大型船舶制造單位提供一批大型泵噴推進器槳葉所宰。

張海鷗教授團隊采用自主研發(fā)的金屬3D打印“微鑄鍛”技術(shù)绒尊，成功制造應(yīng)用于船舶重工等國之重器的大型泵噴推進器槳葉畜挥，實現(xiàn)了復(fù)雜曲面構(gòu)件增等減材一體化復(fù)合快速制造，解決了3D打印技術(shù)中大尺寸零件制造中的“卡脖難題”婴谱。

泵噴推進器主要應(yīng)用于潛艇軍事蟹但、船舶重工等領(lǐng)域，是船舶航行的重要動力裝置决太。通過金屬3D打印“微鑄鍛”技術(shù)制造成功的大型泵噴推進器槳葉制造周期相比傳統(tǒng)方式縮短了2/3蓉厕，構(gòu)件的力學性能得到了大幅度提升，制造精度差由以前的0.5mm提高到0.1mm晴灿，沒有檢測到鑄造缺陷如氣孔杉漓、裂紋等。

傳統(tǒng)的金屬零件制造方式經(jīng)歷了等材制造社芳、減材制造沐喘、增材制造三個階段。等材制造蘑劲，是指通過鑄虹限、鍛、焊等方式生產(chǎn)制造產(chǎn)品似魄，材料重量基本不變彭薪，距今已有3000多年歷史；減材制造作姐，是指在工業(yè)革命后夜矗，使用車、銑让虐、刨紊撕、磨等設(shè)備對材料進行切削加工，以達到設(shè)計形狀赡突，距今也有300多年的歷史对扶。增材制造，俗稱3D打印惭缰，是一種“自下而上”通過材料累加的制造方法浪南，從無到有。這使得過去受到傳統(tǒng)制造方式的約束漱受，而無法實現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造變?yōu)榭赡堋?/p>

“常規(guī)金屬3D打印同樣存在‘卡脖’問題：一是沒有經(jīng)過鍛造络凿，金屬抗疲勞性嚴重不足；二是制件性能不高昂羡，難免存在疏松絮记、氣孔和未熔合等缺陷；三是大都采用激光、電子束為熱源怨愤，成本高昂士怒。所以形成了中看不中用的尷尬局面∑怪桑”張海鷗介紹岭笔，正因如此，全球金屬3D打印盡管在中小尺寸零部件制造中存在優(yōu)勢辖狞，但在大尺寸零件制造上無法和大型鍛壓機相比，因此無法進入大型復(fù)雜零件的高端應(yīng)用奴妈。

△微鑄鍛技術(shù)打印出來的金屬件

張海鷗教授帶領(lǐng)研究團隊潛心攻關(guān)孩置，經(jīng)過二十年不懈努力，發(fā)明了“微鑄鍛”3D打印技術(shù)窃愿，創(chuàng)造性地將金屬鑄造罚栏、鍛壓技術(shù)合二為一，實現(xiàn)了首超西方的邊鑄邊鍛的顛覆性原始創(chuàng)新恨递。

張海鷗介紹增捻，目前，國際前沿的金屬3D打印過程是打印算一步溺瘩，這一層打印完后锥惋，連續(xù)冷鍛軋制算一步，二步要分開依次進行开伏，即前一個步驟完了膀跌，后一個步驟方可進行，中間還要騰出金屬冷卻的時間固灵⊥鄙耍“微鑄鍛技術(shù)可以同步進行上述步驟，打印完成了巫玻，鑄鍛也就同時完成了丛忆，熔積效率是前者的3倍∪猿樱”

“我們將原先需要8萬噸力才能完成的動作熄诡，降低到八萬分之一，也就是不到1噸的力即可完成徒扶，同時一臺設(shè)備完成了過去諸多大型設(shè)備才能完成的工作粮彤，生產(chǎn)設(shè)備功率只需50千瓦，單位時間能耗為巨型壓機的千分之二姜骡，綠色又高效蓝漏。”他介紹說。

金屬3D打印“微鑄鍛”技術(shù)將“臟吭匀、重食云、險”的傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方式變?yōu)椤皾崱⑤p螺城、安”的美好生產(chǎn)方式痒池，實現(xiàn)了高端制造業(yè)的綠色智能化轉(zhuǎn)型升級，對國之重器的自主創(chuàng)新意義重大躬伐。業(yè)界普遍認為凉陌，金屬3D打印“微鑄鍛”技術(shù)極有可能開辟機械制造史上前所未有的綠色制造新時代，助力中國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變吵墅。

目前埠浩，相關(guān)產(chǎn)品已應(yīng)用于大型飛機、航空發(fā)動機公遭、燃氣輪機屠伴、航天、船舶禁灼、先進軌道交通管挟、核電等多個大國重器的裝備制造領(lǐng)域∨叮“以飛機制造為例僻孝，目前一架大型客機的機體結(jié)構(gòu)零件數(shù)量數(shù)以萬計，如果未來可利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)大型察藐、復(fù)雜皮璧、整體、高性能分飞、輕量化構(gòu)件悴务，那么一架大型客機的機身結(jié)構(gòu)零部件數(shù)量可能僅需數(shù)百個。不僅如此譬猫，未來利用金屬3D打印技術(shù)讯檐，再搭配模擬仿真技術(shù)，飛機的研制生產(chǎn)周期也將實現(xiàn)數(shù)量級降低染服”鸷椋”張海鷗說，“說不定僅需從前的一半時間菱拙，一臺大飛機就可從圖紙變成一臺真實可觸的‘巨無霸’敏栽。”

（文匯報）

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