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武汉首创 3D打印加入锻造技术 强度韧性大幅提高

文章来源:网络人气:596发表时间:2016-07-23 09:19:43

  成本大大降低,工时大大缩短。昨天,华中科大透露,该校机械学院张海鸥教授主导研发的一项金属3D打印技术“智能微铸锻”,在3D打印技术中加入了锻打技术,成功制造出世界首批3D打印锻件。

  对此,专家们认为,该成果打破了3D打印行业存在的最大障碍,开启了人类实验室制造大型机械的历史,并将给全球机械制造业带来颠覆性创新。

  据了解,3D打印作为一项前沿性的先进制造技术,已经成为全球新一轮科技革命和产业革命的重要推动力。然而,常规3D打印不仅成本很贵,且工时很长,还打印不出经久耐用的材质来,一直没有得到突飞猛进的发展。全球3D打印行业一直处在“模型制造”和展示阶段。

  为解决这一世界性难题,华中科大数字装备与技术国家重点实验室教授张海鸥团队经过十多年潜心攻关,独立研制的微铸锻同步复合设备创造性地将已有千年历史的人类金属铸造、锻压技术合二为一,实现了首超西方的微型边铸边锻的颠覆性原始创新,大幅提高了制件强度和韧性,提高了构件的疲劳寿命和可靠性。不仅能打印薄壁金属零件,而且能打印出大壁厚差的金属零件,省去了传统巨型锻压机的成本,可通过计算机直接控制成形路径,大大降低了设备投资和原材料成本。

  目前,由“智能微铸锻”打印出的高性能金属锻件,已达到2.2米长约260公斤。现有设备已打印飞机用钛合金、海洋深潜器、核电用钢等八种金属材料。

  经由这种微铸锻生产的零部件,各项技术指标和性能均稳定超过传统铸件。同时,该技术以金属丝材为原料,材料利用率达到80%以上,丝材料价格成本为目前普遍使用的激光扑粉粉材的1/10左右。由于这一技术能同时控制零件的形状尺寸和组织性能,大大缩小了产品周期:制造一个两吨重的大型金属铸件,过去需要三个月以上,现在仅需十天左右。

  放弃日本东京大学高薪回国研究3D打印近20年

  华中科大的中国版“居里夫妇”

  在华中科大,张海鸥和王桂兰,被喻为中国版的“居里夫妇”。1998年,从日本回国,夫妇二人都开始致力于3D打印的研究。

  1998年,张海鸥和王桂兰放弃在日本东京大学的高薪,来到华中科大,在3D打印领域一扎就是近20年。

  在王桂兰眼中,先生是位多才多艺的教授。“他的歌唱得非常好。我当时就是这样上当的。”谈起当年,王桂兰略有些羞涩。张海鸥一首“我的太阳”彻底赢得了王桂兰的芳心。

  后来,张海鸥去了日本东京大学念博士,王桂兰也夫唱妇随,也去了东京大学当客座研究员。

  可能正是他的多才多艺,使得他们的3D打印研究,开辟了一条新路。2008年,他们的研究陷入困境,不知道朝何处发展。这时,张海鸥突发奇想,为什么不把传统分开进行的“铸”“锻”“铣”合一进行呢。对此,王桂兰直斥先生异想天开。因为几千年来,都没有这种做法。为此,夫妇俩还大吵了几架。当然,都只是学术的争持。但吵归吵,负责实行的王桂兰带领她的团队,还是偷偷地进行了研究。

  2010年,王桂兰团队成功完成了西飞大型飞机蒙皮热压成型模具,这验证了张海鸥的“铸锻铣合一”的设想。这也是全球首次进行边铸边锻、铸锻合一的新技术。这种“铸锻铣一体化”金属3D打印技术,有望改变世界金属零件制造历史,出现首次由中国制造领先的“东方时代”。

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