机械学院张海鸥教授团队金属3D打印技术用于飞机零部件制造
hong 发表于 2017/01/08 12:56 华中科技大学校友论坛 (www.hust.org) 主题字词: 金属3D打印技术 智能微铸锻铣复合制造技术 智能微铸锻 华中科技大学机械学院 张海鸥
昨天，空客公司与华中科大、武汉天昱智能制造有限公司，在武汉签署了三方合作协议，宣布三方正式在航空工业制造领域展开合作。这意味着，在不久的将来，包括机翼、发动机等在内的飞机零部件将实现“华科造”。
华中科技大学机械学院张海鸥教授团队依托学院的强大平台，经过十多年潜心攻关，独立研制出微铸锻同步复合设备，并创造性地将金属铸造和锻压技术合二为一，实现了全球领先的微型边铸边锻的颠覆性原始创新，大幅提高了制件强度和韧性，提高了构件的疲劳寿命和可靠性。该成果改变了长期以来由西方引领的“铸锻铣分离”的传统制造历史。
该项技术通过武汉天昱智能制造有限公司推广应用，已经在发动机、航空航天、舰船制造、核电工业、武器装备、海洋、石化、高铁、汽车、冶金及环保行业等实现产能化。
这项攻克世界难题的创新技术公开后，引发了全球广泛关注，继美国通用电气表达了跟张海鸥团队合作和收购的意向之后，空客公司也主动接触并促成合作。
张海鸥表示：“我们的技术可以短流程高效地打印出高强韧性、高可靠性且低成本的大型金属锻件，打破了一直困扰本行业发展的瓶颈问题。”同时，张海鸥认为“我们不仅可以打印大型的锻件，对高端航空锻件往往需要反复加热才能成型的传统工艺也做了彻底改进，不用热冷机压和热处理，就可以制造出高可靠性锻件，变革了传统巨型锻机制造高端锻件的长流程、重污染的模式。”
他举例说，常规3D打印金属零件的过程是打印算一层，铸造算一层，锻压又一层，三者要分开依次进行，即前一个步聚完了，后一个步骤方可进行，中间还要腾出金属冷却的时间。而智能微铸锻技术可以同时进行上述步骤，打印完成了，铸锻也就同时完成了。“这项技术在降低成本，提升效率方面非常明显”。
张海鸥透露，和空客的合作是个逐步过程，开始会向他们提供飞机的框梁等部件，随后将在机翼3D打印上展开合作，与空客的合作，除了共同启动科研项目，以使3D打印技术广泛应用于航空领域外，还将使武汉成为空客飞机零部件的供应地，包括机翼、发动机等等，届时产值将可达上亿欧元。他们的这项技术现已引发了全球关注，美国通用电气甚至表达了收购意向。
目前，“智能微铸锻铣复合制造”已经应用于西航动力公司、西安航空公司、和南方航空动力公司新产品的开发，试制了高温合金双扭叶轮、铝硅合金热压泵体、发动机过渡段等零件，以及大型飞机蒙皮热压成形双曲面模具、轿车翼子板冲压成形FGM模具等，并在国际上受到广泛关注。
智能微铸锻铣复合制造技术（简称“智能微铸锻”技术）属于金属3D打印新型技术。
它在原料方面，以金属丝材为原料，材料利用率达到80%以上，丝材料价格成本为目前普遍使用的激光扑粉粉材的1/10左右。
在热源方面，使用高效廉价的电弧为热源，成本为目前普遍使用的大多需要进口的激光器的1/10。
在技术构成方面，创造性地将金属铸造、锻压技术合二为一，全面提高了制件强度、韧性、疲劳寿命及可靠性，降低设备投资和原材料成本，大幅度缩短制造流程与周期，全面解决常规3D打印成本高、工时长，打印不出经久耐用材质的世界性难题。由于这一技术能同时控制零件的形状尺寸和组织性能，大大缩小了产品周期：制造一个两吨重的大型金属铸件，过去需要3个月以上，现在仅需10天左右。
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