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华中科技大学四大发明之“铸锻合一”3D打印技术

发布时间: 2017-12-27 9:18:55       浏览:
    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,其中金属3D打印领域是该项技术的重要发展方向之一。但是全球金属3D打印行业共同面对的最大障碍是打印出的材料达不到经久耐用的要求,只是满足于“模型制造”和展示阶段。
    这一现状被我校机械学院张海鸥团队所发明的“智能微铸锻”技术打破,颠覆了全球机械制造工艺流程和装备技术,有望开辟中国领先于世界水平的绿色制造时代。
    其实,张海鸥最初的科研路颇为曲折,刚起步时,他埋头于轧钢研究。“这项技术,日本已经研究得差不多了”,导师的话如当头一棒,他懵了。考虑再三,他于1987年东渡日本“取经”。
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。
    张海鸥教授在实践过程中发现传统的3D打印模式打印出来的零部件效能已经到了提升的极限,如果继续固守这个研究方向,无法再有所突破。他试着把锻打和3D打印结合起来,逐渐开启了研究的新领域。2009年,张海鸥教授带领团队,在全球率先提出了“铸锻合一”的金属3D打印模式构想,并用7年左右的时间将构想一步步变为现实。
    铸、锻已有三千多年历史,自古先铸后锻,铸锻分离。古语云:“千锤百炼”。古人打造宝剑时只有经过反复锻打,才能使锻件的内部结构变得紧密,提高锻件的柔韧性和强度,达到削铁如泥的地步。
    中国国家现在最大的锻压机楼上有13层,楼下有7层,是重达八万吨的巨无霸,全国只有一台。用这种锻压机生产,不仅能耗大,污染严重,生产效率还极其低下,材料利用率低,很不合理。此外,一些变化多功能零件无法通过传统的铸锻工艺一体化打造,给我国的高精尖工业生产带来许多限制。
    “铸锻合一”的金属3D打印模式实现“边铸边锻”,改变了千百年来的传统制造的历史。如今,只需要一台设备,在金属即将被加热成型的时候,立刻进行锻造,就可以用不到原来8万分之一的力来得到锻件,不仅节约了材料,简化了工序,减少了污染,提高了生产效率,更重要的是提高了锻件的效能,实现了制造业领域颠覆性的创新。
    美国通用电气公司——GE公司曾经认为3D打印不可能打造锻件,但张海鸥教授做成了他们认为不可能的事情。张海鸥教授说:“当时我们宣布这项技术的时候他们还不相信,美国GE公司专门带走了一块我们打印的锻件去检验,发现性能比普通的锻打要高。”
    根据环球网统计的数据,《华中科大开发出结合锻打技术的金属3D打印技术》入选2016年3D打印行业十大新闻,且是唯一关于技术创新方面的新闻。这项技术已在世界产生了广泛影响,欧洲空客公司和我校签署了开展航空零件研发制造的协议。
    “制造业的变革中,顶端的就是制造方法的变革。‘铸锻一体’的3D打印技术将带来设计、材料、工艺、检测、装备一系列要素变革,并促进传统工业转型。”张海鸥教授自豪地说,“中国凭什么说要实现‘制造业2025’,不拿出点儿东西怎么行?我们发明的‘锻造合一’3D打印制造新模式,有望颠覆全球制造业,成为‘中国制造2025’标杆成果,实现先进制造领域的中国梦。”
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