華中科大首創(chuàng)“鑄鍛銑一體”金屬3D打印技術(shù)
時間：2016-09-14 08:42 來源：楚天金報 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
昨日，在華中科技大學機械學院數(shù)字制造裝備與技術(shù)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(lǐng)域的高端金屬鍛件。該團隊經(jīng)10余年潛心研發(fā)，在全球首創(chuàng)“鑄鍛銑一體”金屬3D打印技術(shù)，并制造出世界首批3D打印鍛件。
圖為：新型金屬3D打印設備
“我 們一直認為，唯有創(chuàng)新才有未來，跟在別人后面是不會有太大出路的。”今年60歲的張海鷗，早年留學日本，1998年被引進到華中科技大學，致力于高效低成 本無模快速制造技術(shù)研究。2002年起主攻金屬3D打印，當時國內(nèi)外的3D金屬打印主要以激光、電子束為熱源，張海鷗另辟蹊徑，采用等離子束為熱源，使得 成本更低、效率更高。此外，當時金屬3D打印做出的制件比較粗糙，無法直接當零件使用，需進行后期機械加工，遇到復雜制件更是幾乎不可能實現(xiàn)。張海鷗帶領(lǐng) 團隊反復實驗，在金屬3D打印中復合了銑削，邊打印邊進行機械加工，解決了上述難題，一舉獲得國家發(fā)明專利。
在成績面前，張海鷗和團隊創(chuàng) 新的步伐并沒有停息。3D打印雖已發(fā)展近30年，但由于沒有鍛造環(huán)節(jié)，制件普遍存在性能及可靠性不及鍛件、易產(chǎn)生裂縫、變形等缺陷。2009年，張海鷗開 始構(gòu)想讓金屬3D打印制件具備鍛件性能，從而應用于高端領(lǐng)域。“很多同行在這里受阻。”張海鷗偏偏去挑戰(zhàn)一個大家都覺得不能完成的事，希望在金屬3D打印 中加入鍛打技術(shù)。張海鷗堅信，要想讓金屬削鐵如泥，必須要經(jīng)千錘百煉。“研發(fā)過程是痛苦的。”張海鷗說，有段時間問題不斷，前面問題剛解決，新問題又冒出 來，加之有個階段國內(nèi)外對3D打印并不看好。但張海鷗沒有放棄，他堅信這項技術(shù)值得去研究，成功的話，對全世界3D打印行業(yè)都是件好事。他帶領(lǐng)團隊從早到 晚在實驗室反復實驗、不斷試錯。2010年，大型飛機蒙皮熱壓成形模具的誕生，驗證了張海鷗在3D打印中復合鍛打的可行性。其后，該技術(shù)不斷完善，打印出 飛機用鈦合金、高溫合金、海洋深潛器、核電用鋼等高端金屬鍛件，其性能均穩(wěn)定超過傳統(tǒng)制件。
傳統(tǒng)制造業(yè)是鑄、鍛、銑分離，每個環(huán)節(jié)依賴大 型設備，流程長、能耗大、污染大。張海鷗團隊自主研制的微鑄鍛同步復合設備，首次將鑄、鍛、銑一體化，同時采用高效廉價的熱弧為熱源，實現(xiàn)了低成本、高效 能，為全球制造業(yè)帶來顛覆性創(chuàng)新，獲得了20多項中國和國際發(fā)明專利。 張海鷗團隊另一核心成員王桂蘭教授，是張海鷗的妻子，兩人全身心投入這項科研中。10多年來，他們幾乎天天吃學校食堂，家中廚房一年用不了幾次。“在研 發(fā)中難免會遇到分歧。”王桂蘭說，“他首次跟我提出‘鑄鍛銑一體化’構(gòu)想時，我認為是異想天開，兩人為此進行了激烈的爭吵。”但真理是唯一的，研發(fā)過程中 雖經(jīng)歷了多次失敗，王桂蘭仍帶領(lǐng)學生按照丈夫的思路反復實驗，最終，團隊取得了成功。
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