中國破解3D打印世界性難題 3D打印飛機零件全球領(lǐng)先
從“跟跑”到“領(lǐng)跑”，為先進制造業(yè)帶來深刻的技術(shù)變革
張海鷗介紹，我國3D打印產(chǎn)業(yè)一直處于“跟跑”階段，與發(fā)達國家相比，我國3D打印產(chǎn)業(yè)大多停留在科研層面。要擺脫“跟跑”的尷尬，必須創(chuàng)新。在他的研究方向上，處處都體現(xiàn)了創(chuàng)新精神。
“當時國內(nèi)外的金屬3D打印主要以激光、電子束為熱源，我們想降低成本，就選擇了等離子束為熱源，發(fā)現(xiàn)效率很高。”張海鷗介紹，等離子和激光做熱源都是通過高能束來熔化金屬粉末，制造金屬模具，但兩者的發(fā)生裝置和加工方式不同，等離子具有成本低、成形率高等優(yōu)點。
十幾年前，金屬3D打印做出的制件非常粗糙，經(jīng)過后期機械加工后才能當做零件使用，而要打印復(fù)雜制件，則幾乎不可能實現(xiàn)。張海鷗帶領(lǐng)團隊反復(fù)實驗，在金屬3D打印中加入了銑削環(huán)節(jié)，邊打印邊進行機械加工，攻克了此項難題，獲得國家發(fā)明專利。
選擇鑄鍛合一的方向是更大的創(chuàng)新。“他首次跟我提出‘鑄鍛銑一體化’構(gòu)想時，我認為是異想天開，兩人為此進行了激烈的爭吵。”王桂蘭說，很多時候，創(chuàng)新是在夫婦倆的爭吵中產(chǎn)生的。
反復(fù)實驗、不斷試錯之后，研究方向愈加清晰。2010年，大型飛機蒙皮熱壓成形模具的誕生，驗證了在金屬3D打印中復(fù)合鍛打的可行性。
鑄鍛一體化3D打印技術(shù)發(fā)布后，國外航空工業(yè)巨頭紛紛上門洽談合作。據(jù)介紹，美國通用公司不久前巨資收購了德國和瑞典兩家3D打印公司，但對于許多需要鍛造性能的大中型承力構(gòu)件仍無能為力，而張海鷗團隊的研究成果可彌補這個缺陷。
北京工業(yè)大學教授陳繼民認為，張海鷗發(fā)明的技術(shù)在航空航天、核電、艦船、高鐵等重點支柱領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，比如對于長壽命、高可靠性的航空發(fā)動機關(guān)鍵部件的制造有顯著優(yōu)勢。
在我國研制的新型戰(zhàn)斗機上，一種新型復(fù)雜鈦合金接頭的制造也已經(jīng)開始和張海鷗團隊合作，用該技術(shù)打印出來的鈦合金抗拉強度、屈服強度、塑性、沖擊韌性均超過傳統(tǒng)鍛件。
目前，該技術(shù)正在西航動力公司、西安飛機制造公司等新產(chǎn)品開發(fā)中應(yīng)用，已經(jīng)試制了高溫合金雙扭葉輪、鋁硅合金熱壓泵體、發(fā)動機過渡段等零件，以及大型飛機蒙皮熱壓成形雙曲面模具、轎車翼子板沖壓成形FGM模具等，應(yīng)用前景廣闊。
目前，根據(jù)空客公司對飛機零部件的需求，張海鷗團隊正在進行研發(fā)，“一旦繼續(xù)獲得認可，我們將贏得空客的零部件生產(chǎn)的訂單，同時還可能獲得更多國際民用航空巨頭的青睞。”張海鷗說。（本報記者 程遠州）
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