(全媒体记者 王平 贾秋敏)近日,一则从“光谷”传来的消息让我国科技界大为振奋:华中科技大学张海鸥教授成功用3D打印技术打印出“活塞杆轮轴”,这是全球首款3D打印飞机起落架的主体部分,这项技术对传统的制造技术实现了颠覆性突破。张海鸥教授祖籍是靖江。
近年来,3D打印技术备受国际制造业青睐。过去的金属3D打印机设备没有锻造环节,打印出的金属零件普遍存在易产生裂缝、变形等缺陷,导致打印出的金属零件一直处于实验室研究状态,无法真正商用。2019年,张海鸥团队研发出世界首台具有自主知识产权的“铸锻铣一体化”3D打印新型工业母机,将“铸锻铣”融为一体,克服了之前常规机床生产中“锻铸分离”、3D打印中“有铸无锻”等问题,实现了对产品质量的控制。
当前,全球只有中、美、俄和欧盟能制造大型飞机起落架,张海鸥团队所在的武汉天昱公司是世界首个能使用3D打印大飞机最大承力零部件的公司。据介绍,3D打印飞机起落架项目从2018年开始立项,到2022年6月突破了全部关键技术,前后历时5年。飞机起落架传统的制造工艺需要先熔再铸锭,然后加热锻造,成品率不高,对材料的浪费极大。飞机起落架一般采用高强度钢制造,每吨价格近百万元,是普通钢材价格的200倍。“3D打印飞机起落架,只需用到传统制造工艺的10%的材料,不仅降低成本而且还减少污染,经检测,强度、断裂韧度超过传统工艺制造的锻件。”张海鸥介绍。
飞机起落架的打印主要是工艺、温控和变形技术的运用。温度忽高忽低容易给打印件造成裂纹,必须确保在某一个温度下进行打印,温控越准越不易出现裂纹。张海鸥带领团队经过上千次的试验,最终成功找到合适的打印温度。
张海鸥教授是我市原团结乡人,今年68岁,是靖江籍中国工程院院士、机器人技术专家张启先的亲侄儿。他1955年出生在武汉,从小接受了良好的教育,后又两度赴日本留学。在日本留学期间,张海鸥率先开发“熔射制造表面带天然饰纹的不锈钢和超硬合金模具技术”而获东京大学工学博士学位,并作为中国学者首次获得日本模具技术协会奖。后来,华中科技大学特地从东京大学引进张海鸥到机械科学与工程学院,张海鸥也因此开启了为国科研的历程。这些年,针对金属3D打印中的世界性难题,张海鸥教授带领研究团队潜心攻关,经过持续不懈的努力,发明了“智能微铸锻”等3D打印技术,并致力推进产业化,实现了首超西方的边铸边锻的颠覆性原始创新。
张海鸥教授的另一个身份是武汉天昱公司首席科学家。在张海鸥看来,随着技术的不断成熟,3D打印涉及的领域也将不断拓宽,从航天航空到船舶制造都将得到广泛应用。他预计,未来5年内可形成千亿级的产业规模。
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