威尼斯城所有登入网址中国3D打印颠覆性突破,华

日期:2019-09-07编辑作者:威尼斯城所有登入网址

  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”。

铸锻一体化3D打印技术发布后,国外航空工业巨头纷纷上门洽谈合作。据介绍,美国通用公司不久前巨资收购了德国和瑞典两家3D打印公司,但对于许多需要锻造性能的大中型承力构件仍无能为力,而张海鸥团队的研究成果可弥补这个缺陷。

 

专家表示,这项技术改变了长期以来由西方引领的“铸锻铣分离”的传统制造历史,将开启实验室制造大型机械的历史。

  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。

“常规金属3D打印存在致命缺陷:一是没有经过锻造,金属抗疲劳性严重不足;二是制件性能不高,难免存在疏松、气孔和未熔合等缺陷;三是大都采用激光、电子束为热源,成本高昂。所以形成了中看不中用的尴尬局面。”张海鸥介绍,正因如此,全球金属3D打印行业一直处在“模型制造”和展示阶段,无法进入高端应用。

  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。

从“跟跑”到“领跑”,为先进制造业带来深刻的技术变革

  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。

试错之后迎来创新。2016年7月,张海鸥团队创造性地将金属铸造、锻压技术合二为一,成功制造出世界首批3D打印锻件,实现3D打印锻态等轴细晶化、高均匀致密度、高强韧、形状复杂的金属锻件,全面提高了制件强度、韧性、疲劳寿命及可靠性,降低设备投资和原材料成本,大幅缩短制造流程与周期,全面解决常规3D打印成本高、工时长,打印不出经久耐用材质的世界性难题。

威尼斯城所有登入网址 ,  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。

目前,根据空客公司对飞机零部件的需求,张海鸥团队正在进行研发,“一旦继续获得认可,我们将赢得空客的零部件生产的订单,同时还可能获得更多国际民用航空巨头的青睐。”张海鸥说。

  放弃日本东京大学高薪 回国研究3D打印近20年

反复实验、不断试错之后,研究方向愈加清晰。2010年,大型飞机蒙皮热压成形模具的诞生,验证了在金属3D打印中复合锻打的可行性。

  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。

“常规3D打印金属零件的过程是打印算一层,铸造算一层,锻压又一层,三者要分开依次进行,即前一个步骤完了,后一个步骤方可进行,中间还要腾出金属冷却的时间”。张海鸥介绍,智能微铸锻技术可以同时进行上述步骤,打印完成了,铸锻也就同时完成了。

  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,都只是学术的争吵。但吵归吵,负责执行的王桂兰带领她的团队,还是偷偷地进行了研究。

十几年科研路,就是不断试错的过程。“唯有创新才有未来,跟在别人后面是不会有太大出路的。”1998年,张海鸥被引进到华中科技大学,致力于高效低成本无模快速制造技术研究,4年后开始主攻金属3D打印。

  华中科大的中国版“居里夫妇”

“当时国内外的金属3D打印主要以激光、电子束为热源,我们想降低成本,就选择了等离子束为热源,发现效率很高。”张海鸥介绍,等离子和激光做热源都是通过高能束来熔化金属粉末,制造金属模具,但两者的发生装置和加工方式不同,等离子具有成本低、成形率高等优点。

  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。

选择铸锻合一的方向是更大的创新。“他首次跟我提出‘铸锻铣一体化’构想时,我认为是异想天开,两人为此进行了激烈的争吵。”王桂兰说,很多时候,创新是在夫妇俩的争吵中产生的。

  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。

北京工业大学教授陈继民认为,张海鸥发明的技术在航空航天、核电、舰船、高铁等重点支柱领域的应用前景广阔,比如对于长寿命、高可靠性的航空发动机关键部件的制造有显着优势。

  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。

十几年前,金属3D打印做出的制件非常粗糙,经过后期机械加工后才能当做零件使用,而要打印复杂制件,则几乎不可能实现。张海鸥带领团队反复实验,在金属3D打印中加入了铣削环节,边打印边进行机械加工,攻克了此项难题,获得国家发明专利。

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