近日,由華中科技大學(xué)機械學(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)中加入鍛打技術(shù),能生產(chǎn)結(jié)實、耐磨的金屬產(chǎn)品,打破了3D打印行業(yè)存在的最大障礙,有望開啟人類實驗室制造大型機械的新篇章。
傳統(tǒng)機械制造中,澆鑄后的金屬材料不能直接加工成高性能零部件,必須通過鍛造改造其內(nèi)部結(jié)構(gòu),解決成型問題。但是對超大鍛機的過度依賴,導(dǎo)致機械制作投資大、成本高且制作流程長、能耗巨大、污染嚴(yán)重、浪費嚴(yán)重并難以制作梯度功能材料零件。
作為后起之秀的常規(guī)金屬3D打印技術(shù)因能夠解決傳統(tǒng)制造業(yè)的以上弊病而受到青睞。然而,常規(guī)3D打印同樣存在致命缺陷:一是沒有經(jīng)過鍛造,金屬抗疲勞性嚴(yán)重不足;二是制件性能不高;三是存在氣孔和未融合部分;四是大都采用激光、電子束為熱源,成本高昂。因而形成了“中看不中用”無法高端應(yīng)用的局面。
為解決這一世界性難題,張海鷗團隊經(jīng)過十多年潛心攻關(guān),研制出微鑄鍛同步復(fù)合設(shè)備創(chuàng)造性地將金屬鑄造、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,從而大幅提高了制件強度和韌性,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)巨型鍛壓機的成本。
該技術(shù)以金屬絲材為原料,材料利用率達到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。在熱源方面,使用高效廉價的電弧為熱源,成本為目前普遍使用的大多需要進口的激光器的1/10。
華中科技大學(xué)科研團隊在3D打印技術(shù)中加入鍛壓技術(shù),研制出一套微鑄鍛同步復(fù)合設(shè)備,在全球首次打印出具有鍛件性能的高端金屬零件。該團隊22 日在武漢向媒體公布上述成果。據(jù)介紹,該裝備已打印出長2.2米重260公斤的高性能金屬鍛件和飛機用鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等金屬材料,打破了3D打印行業(yè)存在的最大障礙。
3D打印已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,由于打印不出經(jīng)久耐用的材質(zhì),全球3D打印行業(yè)處在“模型 制造”和展示階段。經(jīng)過10多年攻關(guān),華中科技大學(xué)數(shù)字裝備與技術(shù)國家重點實驗室教授張海鷗帶領(lǐng)團隊研制出微鑄鍛同步復(fù)合設(shè)備,獲國際和國內(nèi)發(fā)明專利多項。