“咱们的技艺将在领先进步生产范畴掀起新一轮的革命。”当前，华中科技大学机械科学与工程学院教授张海鸥携其研发的“智能微铸锻铣复合生产技艺”，与法国空客企业举办了技艺合作签约仪式，这是法中两国在领先进步生产范畴的一项要紧合作。这位年过60岁的老人和夫人王桂兰一同，带领团队用14年的时间，破解了困扰金属3D（三维）打印的全球级技艺困难，实现了我们国家首超西方的微型边铸边锻的颠覆性原始创新。

　　不但是空客，美国通用电气企业一会儿前也主动上门洽谈合作。创新效果被航空业巨头竞相追逐，表达了我们国家在3D打印技艺上曾经由“跟跑”最初映入“领跑”阶段。

　　将金属铸造、锻压技艺合二为一，改变西方引领的生产形式

　　在华中科技大学，张海鸥、王桂兰夫妇就像一段传奇。跟电弧光打交道十余年，它们被称为“华科居里夫妇”。本来，张海鸥的科研路颇为曲折，刚起步时，他低头于轧钢探讨。但“这项技艺，日本曾经探讨得相当了”，导师的话如当头一棒，他懵了。考量一再，他于1987年东渡日本“取经”。

　　王桂兰说，在日本事业之余，她做得最多的便是收集材料，从课程配置到最前沿的技艺，没有所不有。“回国的时刻，材料整整打包了31个大箱子。”

　　十几年科研路，便是不停试错的进程。“只有创新才有未来，跟在别人后面是不会有很大出路的。”1998年，张海鸥被引入到华中科技大学，着力于高效低本钱没有模迅速生产技艺探讨，4年后最初主攻金属3D打印。

　　试错以后迎接创新。2016年7月，张海鸥团队缔造性地将金属铸造、锻压技艺合二为一，成功生产出全球第一批3D打印锻件，实现3D打印锻态等轴细晶化、高匀称致密度、高强韧、形状繁杂的金属锻件，周全提升了制件强度、韧性、疲劳生命及可靠性，下降设施投资和原资料本钱，大幅缩小生产过程与周期，周全解决常规3D打印本钱高、工时长，打印不出经久耐用料质的全球性困难。

　　行家显示，这项技艺改变了长久以来由西方引领的“铸锻铣分离”的惯例生产历史，将打开实验室生产大型机械的历史。

　　攻克惯例技艺困难，推进金属3D打印制件映入高档利用

　　最近几天，在华中科技大学数字生产配备与技艺国度要点实验室的实验基地，张海鸥团队正好加紧生产大批利用于航空范畴的高档金属锻件。日前由“智能微铸锻”打印出的高功能金属锻件，已达到2.2米长约260公斤。现存设施已打印飞机用钛合金、海洋深潜器、核电用钢等8种金属资料，是全球上独一可行打印出大型高可靠功能金属锻件的增材生产技艺配备。

　　据推荐，在惯例机械生产中，浇铸后的金属资料不行干脆加工成高功能零部件，必需经过锻造改装其里面构造，解决成型难题。可是对超大锻机的过度依赖，导致机械制作投资大、本钱高且制作过程长、能耗大、污染和浪费惨重的难题。正因如许，金属3D打印技艺因能解决以上弊病而成为前沿性的领先进步生产技艺。作为全世界新一轮科技革命和资产革命的要紧推进力，日前曾经在航空航天、医疗、车子等范畴最初得到大范围利用。

　　“常规金属3D打印存留致命缺陷：一是无通过锻造，金属抗疲劳性惨重不足；二是制件功能不高，不免存留疏松、气孔和未熔合等缺陷；三是大都采纳激光、电子束为热源，本钱高昂。是以造成了中见不中用的尴尬局势。”张海鸥推荐，正因如许，全世界金属3D打印产业一直处在“模子生产”和展现阶段，没有办法映入高档利用。

　　2016年7月，张海鸥团队研发出微铸锻同步复合设施，并打印出全世界首批锻件：铁路要害部件辙叉和航空启动机要紧部件过渡锻。行家显示，这类新方法制件“强度和塑性等功能及匀称性明显超出自由增材成形，并超越锻件水准”，“将为航空航天高功能要害部件的生产提供我们国家独创世界优先的高效能、短过程、低本钱、绿色智能生产的前瞻性技艺扶持。”

　　“常规3D打印金属零件的进程是打印算一层，铸造算一层，锻压又一层，三者要分开依次发展，即前一种环节完了，后一种环节方可发展，当中还要腾出金属冷却的时间”。张海鸥推荐，智能微铸锻技艺可行同一时间发展上述环节，打印达成了，铸锻也就同一时间达成了。

　　“咱们将原来须要8万吨力才能达成的动作，下降到八万分之一，也便是不到1吨的力即可达成，同一时间一辆设施达成了往日诸多大型设施才能达成的事业，绿色又高效。”他说。

　　从“跟跑”到“领跑”，为领先进步生产业带来深切的技艺变革

　　张海鸥推荐，我们国家3D打印资产一直处于“跟跑”阶段，与强盛国度比较，我们国家3D打印资产许多停留在科研层次。要摆脱“跟跑”的尴尬，必需创新。在他的探讨方向上，处处都表现了创新精神。

　　“那时国家内部外的金属3D打印最重要的以激光、电子束为热源，咱们想下降本钱，就抉择了等离子束为热源，发觉效能很高。”张海鸥推荐，等离子和激光做热源皆是经过高能束来熔化金属粉末，生产金属模具，但两者的产生装置和加工形式不同，等离子具备本钱低、成形率高等优点。

　　十几年前，金属3D打印做出的制件十分粗糙，通过后期机械加工后才能当做零件运用，而要打印繁杂制件，则差不多不可能实现。张海鸥带领团队来回实验，在金属3D打印中加入了铣削步骤，边打印边发展机械加工，攻克了此项困难，得到国度发明专利。

　　抉择铸锻融合的方向是很大的创新。“他初次跟咱提议‘铸锻铣一体化’构想时，咱以为是异想天开，两人为这发展了剧烈的争吵。”王桂兰说，好多时刻，创新是在夫妇俩的争吵中发生的。

　　来回实验、不停试错以后，探讨方向更加清楚。2010年，大型飞机蒙皮热压成形模具的诞生，认证了在金属3D打印中复合锻打的可以性。

　　铸锻一体化3D打印技艺发表后，海外航空产业巨头纷纷上门洽谈合作。据推荐，美国通用企业一会儿前巨资采购了德国和瑞典两家3D打印企业，但关于众多须要锻造功能的大中型承力构件仍没有能为力，而张海鸥团队的探讨效果可弥补这种缺陷。

　　北京产业大学教授陈继民以为，张海鸥发明的技艺在航空航天、核电、舰船、高铁等要点支柱范畴的利用前景宽广，例如关于长生命、高可靠性的航空启动机要害部件的生产有明显优势。

　　在我们国家研制的新款战斗机上，一个新款繁杂钛合金接头的生产也曾经最初和张海鸥团队合作，用该技艺打印出去的钛合金抗拉强度、屈服强度、塑性、冲撞韧性均超越惯例锻件。

　　日前，该技艺正好西航能源企业、西安飞体制造企业等新产物开发中利用，曾经试制了高温合金双扭叶轮、铝硅合金热压泵体、启动机过渡段等零件，以及大型飞机蒙皮热压成形双曲面模具、小汽车翼子板冲压成形FGM模具等，利用前景宽广。

　　日前，依据空客企业对飞机零部件的要求，张海鸥团队正好发展研发，“一朝接着得到认可，咱们将赢得空客的零部件制造的定单，同一时间还可能得到更多世界民用航空巨头的钟情。”张海鸥说。（记者 程远州）

来自：国民网

作者：程远州

编辑：闵美颖 实习编辑 袁千惠