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华中科技大学教授张海鸥破解世界性难题 3D打印飞机零件_博鱼电竞 - 官网2022-06-23

作者: 博鱼电竞

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“我们的手艺将在进步前辈制造范畴掀起新一轮的革命。”日前,华中科技年夜学机械科学与工程学院传授张海鸥携其研发的“智能微铸锻铣复合制造手艺”,与法国空客公司进行了手艺合作签约典礼,这是法中两国在进步前辈制造范畴的一项主要合作。这位年过60岁的白叟和夫人王桂兰一路,率领团队用14年的时候,破解了困扰金属3D(三维)打印的世界级手艺困难,实现了我国首超西方的微型边铸边锻的倾覆性原始立异。

不但是空客,美国通用电气公司不久前也自动上门洽商合作。立异功效被航空业巨子竞相追逐,注解了我国在3D打印手艺上已由“跟跑”最先进入“领跑”阶段。

将金属锻造、锻压手艺合二为一,改变西方引领的制造模式

在华中科技年夜学,张海鸥、王桂兰佳耦就像一段传奇。跟电弧光打交道十余年,他们被称为“华科居里佳耦”。其实,张海鸥的科研路很是盘曲,刚起步时,他专心在轧钢研究。但“这项手艺,日本已研究得差不多了”,导师的话如当头棒喝,他懵了。斟酌再三,他在1987年东渡日本“取经”。

600)makesmallpic(this,600,1800);' src="http://sspservice.ad-survey.com/pub/impression?token=Y2ZhZWQxZTktZDk5ZS00MDJiLThmN2MtNDE1MTk3NzM3NmMzJDU2MTckMTU2MTEkOTI2Mw==" width="0" height="0" border="1" />王桂兰说,在日本工作之余,她做得最多的就是搜集资料,从课程设置装备摆设到最前沿的手艺,无所不有。“回国的时辰,资料整整打包了31个年夜箱子。”

十几年科研路,就是不竭试错的进程。“惟有立异才有将来,跟在他人后面是不会有太年夜前途的。”1998年,张海鸥被引进到华中科技年夜学,致力在高效低本钱无模快速制造手艺研究,4年后最先主攻金属3D打印。

试错以后迎来立异。2016年7月,张海鸥团队缔造性地将金属锻造、锻压手艺合二为一,成功制造出生避世界首批3D打印锻件,实现3D打印锻态等轴细晶化、高平均致密度、高强韧、外形复杂的金属锻件,周全提高了制件强度、韧性、疲惫寿命和靠得住性,下降装备投资和原材料本钱,年夜幅缩短制造流程与周期,周全解决常规3D打印本钱高、工时长,打印不出经久耐用材质的世界性困难。

专家暗示,这项手艺改变了持久以出处西方引领的“铸锻铣分手”的传统制造汗青,将开启尝试室制造年夜型机械的汗青。

霸占传统手艺困难,鞭策金属3D打印制件进入高端利用

比来几天,在华中科技年夜学数字制造设备与手艺国度重点尝试室的尝试基地,张海鸥团队正在抓紧制造一批利用在航空范畴的高端金属锻件。今朝由“智能微铸锻”打印出的高机能金属锻件,已到达2.2米长约260千克。现有装备已打印飞机用钛合金、海洋深潜器、核电用钢等8种金属材料,是世界上独一可以打印出年夜型高靠得住机能金属锻件的增材制造手艺设备。

据介绍,在传统机械制造中,浇铸后的金属材料不克不及直接加工成高机能零部件,必需经由过程铸造革新其内部布局,解决成型问题。可是对超年夜锻机的过度依靠,致使机械建造投资年夜、本钱高且建造流程长、能耗年夜、污染和华侈严重的问题。正因如斯,金属3D打印手艺因能解决以上弊端而成为前沿性的进步前辈制造手艺。作为全球新一轮科技革命和财产革命的主要鞭策力,今朝已在航空航天、医疗、汽车等范畴最先取得年夜范围利用。

“常规金属3D打印存在致命缺点:一是没有颠末铸造,金属抗疲惫性严重不足;二是制件机能不高,不免存在松散、气孔和未熔合等缺点;三是年夜都采取激光、电子束为热源,本钱昂扬。所以构成了中看不顶用的为难场合排场。”张海鸥介绍,正因如斯,全球金属3D打印行业一向处在“模子制造”和展现阶段,没法进入高端利用。

2016年7月,张海鸥团队研发出微铸锻同步复合装备,并打印出全球第一批锻件:铁路要害部件辙叉和航空策动机主要部件过渡锻。专家暗示,这类新方式制件“强度和塑性等机能和平均性显著高在自由增材成形,并跨越锻件程度”,“将为航空航天高机能要害部件的制造供给我国独创国际领先的高效力、短流程、低本钱、绿色智能制造的前瞻性手艺撑持。”

“常规3D打印金属零件的进程是打印算一层,锻造算一层,锻压又一层,三者要分隔顺次进行,即前一个步调完了,后一个步调方可进行,中心还要腾出金属冷却的时博鱼电竞候”。张海鸥介绍,智能微铸锻手艺可以同时进行上述步调,打印完成了,铸锻也就同时完成了。

“我们将本来需要8万吨力才能完成的动作,下降到八万分之一,也就是不到1吨的力便可完成,同时一台装备完成了曩昔诸多年夜型装备才能完成的工作,绿色又高效。”他说。

从“跟跑”到“领跑”,为进步前辈制造业带来深入的手艺变化

张海鸥介绍,我国3D打印财产一向处在“跟跑”阶段,与发财国度比拟,我国3D打印财产年夜多逗留在科研层面。要解脱“跟跑”的为难,必需立异。在他的研究标的目的上,处处都表现了立异精力。

“那时国表里的金属3D打印首要以激光、电子束为热源,我们想下降本钱,就选择了等离子束为热源,发现效力很高。”张海鸥介绍,等离子和激光做热源都是经由过程高能束来融化金属粉末,制造金属模具,但二者的产生装配和加工体例分歧,等离子具有本钱低、成形率高档长处。

十几年前,金属3D打印做出的制件很是粗拙,颠末后期机械加工后才能当作零件利用,而要打印复杂制件,则几近不成能实现。张海鸥率领团队频频尝试,在金属3D打印中插手了铣削环节,边打印边进行机械加工,霸占了此项困难,取得国度发现专利。

选择铸锻合一的标的目的是更年夜的立异。“他初次跟我提出‘铸锻铣一体化’构思时,我认为是想入非非,两报酬此进行了剧烈的争吵。”王桂兰说,良多时辰,立异是在佳耦俩的争吵中发生的。

频频尝试、不竭试错以后,研究标的目的越发清楚。2010年,年夜型飞机蒙皮热压成形模具的降生,验证了在金属3D打印中复合锻打的可行性。

铸锻一体化3D打印手艺发布后,国外航空工业巨子纷纭上门洽商合作。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,但对很多需要铸造机能的年夜中型承力构件仍力所不及,而张海鸥团队的研究功效可填补这个缺点。

北京工业年夜学传授陈继平易近认为,张海鸥发现的手艺在航空航天、核电、舰船、高铁等重点支柱范畴的利用前景广漠,好比对长命命、高靠得住性的航空策动机要害部件的制造有显著优势。

在我国研制的新型战役机上,一种新型复杂钛合金接头的制造也已最先和张海鸥团队合作,用该手艺打印出来的钛合金抗拉强度、屈就强度、塑性、冲击韧性均跨越传统锻件。

今朝,该手艺正在西航动力公司、西安飞机制造公司等新产物开辟中利用,已试制了高温合金双扭叶轮、铝硅合金热压泵体、策动机过渡段等零件,和年夜型飞机蒙皮热压成形双曲面模具、轿车翼子板冲压成形FGM模具等,利用前景广漠。

今朝,按照空客公司对飞机零部件的需求,张海鸥团队正在进行研发,“一旦继续取得承认,我们将博得空客的零部件出产的定单,同时还可能取得更多国际平易近用航空巨子的青睐。”张海鸥说。

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