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今年，增材制造在我國(guó)高端產(chǎn)品的研發(fā)領(lǐng)域擁有不少“不可磨滅”的功績(jī)，更是創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一。而隨著我國(guó)3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，在高端工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸增多，如航空部件的加工制造，工業(yè)級(jí)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造以及核工業(yè)等領(lǐng)域的各類應(yīng)用成果，都凸顯了我國(guó)增材制造技術(shù)正在邁向一個(gè)新的“臺(tái)階”！

 

 

今年的第一項(xiàng)傲人成績(jī)，就數(shù)武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）完成的“大型金屬零件高效激光選區(qū)熔化增材制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備（俗稱激光3D打印技術(shù)）”了。這項(xiàng)技術(shù)順利通過(guò)了湖北省科技廳成果鑒定。深度融合了信息技術(shù)和制造技術(shù)等特征的激光3D打印技術(shù)，由4臺(tái)激光器同時(shí)掃描，為目前世界上效率和尺寸最大的高精度金屬零件激光3D打印裝備。該裝備攻克了多重技術(shù)難題，解決了航空航天復(fù)雜精密金屬零件在材料結(jié)構(gòu)功能一體化及減重等“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜金屬零件的高精度成形、提高成形效率、縮短裝備研制周期等目的。

 

據(jù)悉，這項(xiàng)技術(shù)是由華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室教授曾曉雁領(lǐng)導(dǎo)的激光先進(jìn)制造研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)家863和自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助下，經(jīng)過(guò)十年的長(zhǎng)期努力，在SLM成形理論、工藝和裝備等諸多方面取得了重要成果，特別是突破了SLM成形難以高效制備大尺寸金屬零件等瓶頸，更突破了多項(xiàng)技術(shù)瓶頸。此前，我國(guó)在SLM技術(shù)領(lǐng)域與國(guó)際先進(jìn)水平相比有較大差距，大部分裝備依賴進(jìn)口。項(xiàng)目率先在國(guó)際上提出并研制出成形體積為500×500×530mm3的4光束大尺寸SLM增材制造裝備，它由4臺(tái)500W光纖激光器、4臺(tái)振鏡分區(qū)同時(shí)掃描成形，成形效率和尺寸迄今為止同類設(shè)備中世界最大。

 

 

今年，由中國(guó)華中某科技大學(xué)研發(fā)的大型3D打印技術(shù)應(yīng)經(jīng)通過(guò)了國(guó)家驗(yàn)收，這說(shuō)明這種世界上效率最高，打印尺寸最大的高進(jìn)度金屬零件加工技術(shù)已經(jīng)可以進(jìn)入到實(shí)際應(yīng)用中。而且這種大型裝備可以為我國(guó)的航空航天高精尖金屬零件的研制和生產(chǎn)上鋪平道路，甚至起到推倒”把脖子“技術(shù)瓶頸的至關(guān)重要的作用。這對(duì)中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造來(lái)說(shuō)絕對(duì)是個(gè)好消息！

 

未來(lái)這種大型3D打印技術(shù)最主要的應(yīng)用就是在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵金屬部件上使用，比如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，航天火箭燃料泵的渦輪等加工要求精度高，加工復(fù)雜的金屬件上。一次性高精度成型，無(wú)論是樣品試制的時(shí)間或者直接量產(chǎn)時(shí)間都會(huì)成倍的縮短。尤其是現(xiàn)在航空航天設(shè)備都要求輕量化、可靠性要求高，壽命要長(zhǎng)、成本更低的方向發(fā)展，所以這種大型3D打印設(shè)備的應(yīng)用空間非常廣泛。這回中國(guó)攻克3D激光打印技術(shù)，全稱為“大型金屬零件高效激光選區(qū)熔化增材制造裝備“，其實(shí)是一種采用自動(dòng)鋪金屬粉末堆疊后使用激光融化后再成型技術(shù)，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是類似于玩蠟燭一樣。加工精度高，后期不需要過(guò)度加工，所以廣受國(guó)際上新材料領(lǐng)域的追捧，不過(guò)大家也都清楚的了解到這種技術(shù)在制造大型設(shè)備領(lǐng)域存在成型效率低，成型尺寸小的缺陷，所以誰(shuí)能率先攻克大尺寸高效率的3D打印技術(shù)，誰(shuí)就可以獲得領(lǐng)先地位。

 

 

近日，由華中科技大學(xué)張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的“鑄鍛銑一體化”金屬3D打印技術(shù)，成功制造出了世界首批3D打印鍛件。該成果有望改變世界金屬零件制造的歷史。業(yè)內(nèi)人士表示，“鑄鍛銑一體化”金屬3D打印技術(shù)在航空航天、海洋、核能、冶金等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由華中科技大學(xué)張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的“鑄鍛銑一體化”金屬3D打印技術(shù)，成功制造出了世界首批3D打印鍛件。該成果有望改變世界金屬零件制造的歷史。

 

張海鷗教授介紹，運(yùn)用該技術(shù)生產(chǎn)零件，其精細(xì)程度比激光3D打印提高50%。同時(shí)，零件的形狀尺寸和組織性能可控，大大縮小產(chǎn)品周期。該技術(shù)以金屬絲材為原料，材料利用率達(dá)到80%以上，而絲材料價(jià)格成本僅為目前普遍使用材料的十分之一左右。在熱源方面，因使用高效廉價(jià)的電弧，成本也只需進(jìn)口激光器的十分之一。業(yè)內(nèi)人士表示，“鑄鍛銑一體化”金屬3D打印技術(shù)在航空航天、海洋、核能、冶金等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近期，西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司定制了一款發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)渡段零件。經(jīng)專家組實(shí)地考察和鑒定認(rèn)為，采用新技術(shù)首次鑄鍛銑一體化高質(zhì)量3D打印成形的優(yōu)質(zhì)鍛件，處于世界領(lǐng)先水平。

 

而更為振奮人心的是，這項(xiàng)技術(shù)最近就用在了我國(guó)軍方最新的“王牌殺手”殲20戰(zhàn)斗機(jī)上。據(jù)悉，目前殲-20和殲-31的部分零部件已經(jīng)小批量生產(chǎn)，所有零部件都可以集中在一個(gè)部件上完成。這非常具有突破性，因?yàn)椴捎脗鹘y(tǒng)技術(shù)進(jìn)行多部件集成生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生負(fù)面效果。使用“鑄鍛銑一體化”的3D打印新技術(shù)，所有零部件都可以在鈦合金材料上完成，從而擁有非常出色的拉升強(qiáng)度，抗屈強(qiáng)度，延展性和柔韌性。專家稱，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，使用新技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的零部件性能更穩(wěn)定。

 

為你驕傲 中國(guó)增材制造攻克三項(xiàng)“世界第一”

 

預(yù)計(jì)使用3D打印技術(shù)的殲-20將會(huì)在2017年達(dá)到12架，組成一個(gè)飛行中隊(duì)。新技術(shù)正在成為中國(guó)軍工行業(yè)不可缺少的一部分。

 

由此看來(lái)，我國(guó)的3D打印技術(shù)在工業(yè)以及高端領(lǐng)域可謂是絕不落后于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的。在未來(lái)的持續(xù)發(fā)展中，我國(guó)是有實(shí)力在世界科技界贏得發(fā)言權(quán)的。這不僅是個(gè)人的驕傲，更是國(guó)家的驕傲！