機(jī)械社區(qū)

本報訊（記者屈建成 通訊員王瀟瀟） 成本大大降低，工時大大縮短。昨天，華中科大透露，該校機(jī)械學(xué)院張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的一項金屬3D打印技術(shù)“智能微鑄鍛”，在3D打印技術(shù)中加入了鍛打技術(shù)，成功制造出世界首批3D打印鍛件。

對此，專家們認(rèn)為，該成果打破了3D打印行業(yè)存在的最大障礙，開啟了人類實驗室制造大型機(jī)械的歷史，并將給全球機(jī)械制造業(yè)帶來顛覆性創(chuàng)新。

據(jù)了解，3D打印作為一項前沿性的先進(jìn)制造技術(shù)，已經(jīng)成為全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的重要推動力。然而，常規(guī)3D打印不僅成本很貴，且工時很長，還打印不出經(jīng)久耐用的材質(zhì)來，一直沒有得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。全球3D打印行業(yè)一直處在“模型制造”和展示階段。

為解決這一世界性難題，華中科大數(shù)字裝備與技術(shù)國家重點實驗室教授張海鷗團(tuán)隊經(jīng)過十多年潛心攻關(guān)，獨立研制的微鑄鍛同步復(fù)合設(shè)備創(chuàng)造性地將已有千年歷史的人類金屬鑄造、鍛壓技術(shù)合二為一，實現(xiàn)了首超西方的微型邊鑄邊鍛的顛覆性原始創(chuàng)新，大幅提高了制件強(qiáng)度和韌性，提高了構(gòu)件的疲勞壽命和可靠性。不僅能打印薄壁金屬零件，而且能打印出大壁厚差的金屬零件，省去了傳統(tǒng)巨型鍛壓機(jī)的成本，可通過計算機(jī)直接控制成形路徑，大大降低了設(shè)備投資和原材料成本。

目前，由“智能微鑄鍛”打印出的高性能金屬鍛件，已達(dá)到2.2米長約260公斤。現(xiàn)有設(shè)備已打印飛機(jī)用鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等八種金屬材料。

經(jīng)由這種微鑄鍛生產(chǎn)的零部件，各項技術(shù)指標(biāo)和性能均穩(wěn)定超過傳統(tǒng)鑄件。同時，該技術(shù)以金屬絲材為原料，材料利用率達(dá)到80%以上，絲材料價格成本為目前普遍使用的激光撲粉粉材的1/10左右。由于這一技術(shù)能同時控制零件的形狀尺寸和組織性能，大大縮小了產(chǎn)品周期：制造一個兩噸重的大型金屬鑄件，過去需要三個月以上，現(xiàn)在僅需十天左右。

放棄日本東京大學(xué)高薪 回國研究3D打印近20年

華中科大的中國版“居里夫婦”

在華中科大，張海鷗和王桂蘭，被喻為中國版的“居里夫婦”。1998年，從日本回國，夫婦二人都開始致力于3D打印的研究。

1998年，張海鷗和王桂蘭放棄在日本東京大學(xué)的高薪，來到華中科大，在3D打印領(lǐng)域一扎就是近20年。

在王桂蘭眼中，先生是位多才多藝的教授�！八�的歌唱得非常好。我當(dāng)時就是這樣上當(dāng)?shù)��！闭勂甬?dāng)年，王桂蘭略有些羞澀。張海鷗一首“我的太陽”徹底贏得了王桂蘭的芳心。

后來，張海鷗去了日本東京大學(xué)念博士，王桂蘭也夫唱婦隨，也去了東京大學(xué)當(dāng)客座研究員。

可能正是他的多才多藝，使得他們的3D打印研究，開辟了一條新路。2008年，他們的研究陷入困境，不知道朝何處發(fā)展。這時，張海鷗突發(fā)奇想，為什么不把傳統(tǒng)分開進(jìn)行的“鑄”“鍛”“銑”合一進(jìn)行呢。對此，王桂蘭直斥先生異想天開。因為幾千年來，都沒有這種做法。為此，夫婦倆還大吵了幾架。當(dāng)然，都只是學(xué)術(shù)的爭吵。但吵歸吵，負(fù)責(zé)執(zhí)行的王桂蘭帶領(lǐng)她的團(tuán)隊，還是偷偷地進(jìn)行了研究。

2010年，王桂蘭團(tuán)隊成功完成了西飛大型飛機(jī)蒙皮熱壓成型模具，這驗證了張海鷗的“鑄鍛銑合一”的設(shè)想。這也是全球首次進(jìn)行邊鑄邊鍛、鑄鍛合一的新技術(shù)。這種“鑄鍛銑一體化”金屬３Ｄ打印技術(shù)，有望改變世界金屬零件制造歷史，出現(xiàn)首次由中國制造領(lǐng)先的“東方時代”。