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美国三次求购被拒,重要性不亚于光刻机,中国3D金属打印有多牛?

 2021-05-27    367  

致力于批量化终端3D打印应用!裕克施乐OECHSLER重磅亮相TCT

2021亚洲3D打印、增材制造展览会 (TCT Asia)于2021年5月26日-28日在国家会展中心(上海)7.1馆隆重举办。作为官方战略合作媒体,南极熊将会全程现场报道(地址https://www.nanjixiong.com/forum-229-1.html,或者直接下载安装【南极熊3D打印】手机APP),直播

最近两年在核心科技领域被美国“卡脖子”的事情频频登上热搜榜,的确由于我们起步晚的原因,我们在很多关键核心技术领域都受制于人,比如芯片制造、先进工艺光刻机、大飞机等。

大飞机

但是随着国内很多科研机构和企业的努力,咱们还是拥有了一批领先世界的核心技术,今天要讲的就是这么一个黑科技。对于这项技术,发明人、华中科技大学的张海鸥教授有这么一段话:

“这项技术在美国取得了发明专利,获得了广泛赞誉,有美国顶级的航空发动机制造商甚至三顾茅庐前来购买这项装备,而且能够出很高的价格,但是考虑到这个技术直接关系到自己国家的利益,自己拒绝了国外的高价购买!”

张海鸥

航空发动机向来以高精密高难度著称,世界上三大顶级航空发动机制造商分别是英国罗尔斯罗伊斯、美国的通用电气、美国的普惠。前来三顾茅庐的就是上面三家中的一家。

不仅张海鸥自己没有同意这项收购,在这项技术鉴定通过之后的当年8月,科技部和商务部就立即调整了《中国禁止出口限制出口名录》,将这项技术收录其中,也就是说华中科技大学张海鸥团队研发的这项技术得到了国内外的普遍认可,的确称得上一个领先世界的黑科技。

精密的航空发动机

这个黑科技就是铸锻铣一体化3D金属打印技术及设备

某种意义上来说,这个黑科技并不是纸上谈兵,而是直接可以商用的领先技术,3D打印领域在国际上比较出名的期刊上这样描述这个技术:

“用张海鸥的铸锻铣一体化3D金属打印技术及设备加工制造出来的航空发动机零部件性能超过了国外的分布制造技术”。

3D金属打印技术设备

这也是为什么美国航空发动机制造商三顾茅庐的原因,毕竟美国人还是挺识货的。

而且这个铸锻铣一体化3D金属打印技术设备的重要性甚至可以和芯片领域的光刻机相提并论,因为光刻机是用来制作芯片的核心设备,而3D打印机床则是一切需要数控设备加工的工业品的核心设备,被称作工业之母。

数控机床

但是在这之前,在被称作“工业之母”的传统机床领域,往往被美国、日本德国等传统数控机床强国垄断,在这些领域,我们之前只能通过进口来进行生产,这个过程充满了心酸。

为了讲清楚这个技术,咱们先从数控机床说起。

—以前受制于人的数控机床—

大飞机、航空发动机、航天飞船等高科技产品往往都需要精度和强度要求极高的零部件,这些零部件都是由数控机床实现加工完成,一般分为铸锻铣三步。

为了通俗易懂,咱们这里用加工一个铁锅来理解下铸锻铣的工艺。(用铁锅代替高端零部件讲解)。

铸:最简单的就是将铁融化,然后将通红的铁水倒入提前准备好的模具中,等冷却后,铁水就变成了一口锅,这个过程就叫做铸造,也是加工零部件最简单的方法。

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但是这个方法有个问题,那就是铸造而成的铁锅不仅厚而且强度太低,比较容易开裂变形,你想想要是大飞机或者航天飞船的零部件强度太低容易开裂是多么的可怕,所以就有了第二步,那就是锻造

锻:还是以铁锅为例,这个过程就是和出名的济南章丘铁锅一样,不停地敲打,经过锻造后,强度有了很好的提升。但是你这只是精度要求不高的铁锅,强度虽然提高了,但是形状精度还是太低,用来做航天飞船的部件仅靠锻造是远远不够的,这就需要精加工,也就是第三步。

铣:说白了就是把零部件放到铣床上通过铣刀进行精加工。

我国虽然是制造业第一大国,但是过去高端数控机床就像光刻机一样需要从国外进口。这样就很受制于人了。

因为即使国外把高端数控机床卖给了你,但是维修保养都需要花高价雇国外企业进行维护,有的甚至是国外派人来操作,不允许国内工人操作,更不要提拆开进行逆向工程。国外不高兴了,还能给数控机床上锁,可以说是制造业的一块心病,就像现在芯片领域受制于人的光刻机一样。

传统数控机床

如今张海鸥教授另辟蹊径的3D金属打印机床不仅实现了铸锻铣一体化,而且大幅度提高了精度与强度。但是研发过程却是既漫长又辛苦。

—张海鸥与他的3D金属打印技术—

1987年刚刚在北京科技大学读完研究生的张海鸥去了日本东京大学跟随世界顶级的的中川威雄教授学习传统轧钢技术,但是导师告诉他在这个领域日本等发达国家早已研究透了,没有什么发展。

因此张海鸥转向了精密加工制造。在日本的11年时间里,张海鸥和他的妻子求知若渴,废寝忘食地学习精密加工技术,取得了相当不错的成绩。

张海鸥和妻子

时间来到了1998年,当时由于张海鸥的出色工作,完全可以留在日本,当时的日本还是经济第二强国,薪水不知道比国内多多少,但是张海鸥和妻子还是决定回国效力,回来时,光是书籍和前沿技术专业资料就装满了31个大箱子!

最终他们回到了华中科技大学,经过15年的不懈努力,终于解决了铸锻铣一体化3D金属打印技术!

这里用一段话来概括下张海鸥的工作:3D打印确实是一个新名词,但是传统的3D打印用作娱乐和科研还挺有噱头,等到用作金属打印零部件时,强度特别低,甚至还不如普通的铸造品强度高,而张海鸥教授的3D金属打印技术设备实现了一边3D打印,一边同时进行锻铣一体化,大幅度提高了强度。

铸锻铣一体化

这项技术可不是象牙塔里的纸上谈兵,如今这项技术早已用于大飞机零部件、航空发动机零部件、轮船浆叶等制造上,大幅度提高了综合机械性能。并且在国际上取得了很多制造业大奖。

参加会议

—总结—

从被称作“工业之母”的传统高端机床受制于人,到铸锻铣一体化3D金属打印高端数控机床技术领先世界,充分体现了以张海鸥教授为代表的中国科研人不屈不挠的精神和智慧,虽然现在我们在芯片制造领域的光刻机领域,暂时也是受制于人,相信经过科研人员持之以恒的努力,很有希望取得和铸锻铣3D金属打印机床一样的突出成绩。

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