中國破解3D打印世界性難題 3D打印飛機零件全球領先

來源:人民日報 2017-01-18 17:39 http://www.fafqdl.cn/

　　攻克傳統技術難題，推動金屬3D打印制件進入高端應用

　　最近幾天，在華中科技大學數字制造裝備與技術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用于航空領域的高端金屬鍛件。目前由“智能微鑄鍛”打印出的高性能金屬鍛件，已達到2.2米長約260公斤。現有設備已打印飛機用鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等8種金屬材料，是世界上唯一可以打印出大型高可靠性能金屬鍛件的增材制造技術裝備。

　　據介紹，在傳統機械制造中，澆鑄后的金屬材料不能直接加工成高性能零部件，必須通過鍛造改造其內部結構，解決成型問題。但是對超大鍛機的過度依賴，導致機械制作投資大、成本高且制作流程長、能耗大、污染和浪費嚴重的問題。正因如此，金屬3D打印技術因能解決以上弊病而成為前沿性的先進制造技術。作為全球新一輪科技革命和產業革命的重要推動力，目前已經在航空航天、醫療、汽車等領域開始獲得大規模應用。

　　“常規金屬3D打印存在致命缺陷：一是沒有經過鍛造，金屬抗疲勞性嚴重不足；二是制件性能不高，難免存在疏松、氣孔和未熔合等缺陷；三是大都采用激光、電子束為熱源，成本高昂。所以形成了中看不中用的尷尬局面。”張海鷗介紹，正因如此，全球金屬3D打印行業一直處在“模型制造”和展示階段，無法進入高端應用。

　　2016年7月，張海鷗團隊研發出微鑄鍛同步復合設備，并打印出全球第一批鍛件：鐵路關鍵部件轍叉和航空發動機重要部件過渡鍛。專家表示，這種新方法制件“強度和塑性等性能及均勻性顯著高于自由增材成形，并超過鍛件水平”，“將為航空航天高性能關鍵部件的制造提供我國獨創國際領先的高效率、短流程、低成本、綠色智能制造的前瞻性技術支持。”

　　“常規3D打印金屬零件的過程是打印算一層，鑄造算一層，鍛壓又一層，三者要分開依次進行，即前一個步驟完了，后一個步驟方可進行，中間還要騰出金屬冷卻的時間”。張海鷗介紹，智能微鑄鍛技術可以同時進行上述步驟，打印完成了，鑄鍛也就同時完成了。

　　“我們將原先需要8萬噸力才能完成的動作，降低到八萬分之一，也就是不到1噸的力即可完成，同時一臺設備完成了過去諸多大型設備才能完成的工作，綠色又高效。”他說。