随着时代的发展,很多改变世界的黑技术横空出世,金属激光3D打印也是其中之一,该技术的诞生,改变了这世界,它是集机械制造、逆向工程、分层制造、数控技术、材料学、激光技术为一体,能够迅速、精准将设计思想转化为具有一定功能的原型或是直接制造零件,从而为新的设计思想提供有力的验证,其工作原理就是利用激光将金属迅速融化,然后将金属粉末送往指定位置开展粘合,以达到逐层打印的目的。
根据材料与设备的不同,金属激光3D打印又可以分为有以下五类:激光选区烧结、纳米颗粒喷射金属成型、激光选区熔化、激光近净成型和电子束选区熔化技术,目前广泛应用于航空航天,医疗等领域,它与一般3D打印最大的区别是尺寸精度高,尺寸更大,工业上的应用更广,而3D打印机在精度与效率方面都效差,很多材料选择也受到限制。
尽管金属激光3D打印有着普通3D打印无法比拟的优势,但是该技术所应用到的原材料粉末,还没有技术生产专门的金属粉末,目前所用到的金属粉末都是原有技术所开发的,这也导致在实际应用过程中产生空心颗粒,而这一些颗粒。往往会造成零件的空洞、裂纹等缺陷,正是因为这一系列问题的出现,才导致常规金属3D打印始终无法在高端层面应用,而一直处在展示阶段,于是张海鸥教授的铸锻铣一体化3D打印机就横空出世,像这样的大国重器,张海鸥教授是如何研制的?
高端的设备往往需要使用高性能数控机床制造,而这一技术多年来一直被国外所封锁,当年,华中数控面临美政府的制裁打压。集结了一群专家,花了整整12年才研制出属于自己的数控系统,这次的打压更是让国人深深认识到关键技术是买不来,我们唯一能做的是埋头苦干,自主创新,研制出属于自己的高端设备,从此自主研发刻入中国人的骨子里,2015年我国将高端机床列入中国制造2025计划,全面实现高端数控机床国产化的布局,而铸锻铣一体化3D打印机,就是在这种大背景下研制的。
张海鸥教授带领团队攻关金属激光3D打印技术,而此时的3D打印技术已经发展很多年了,但是由于缺少锻造这一环节,导致该项技术打印出来的零部件都出现了不同程度的缺陷,这也使得张海鸥教授想把锻造这项工艺,融到3D打印技术之中,在此之前并非没人开展过相应的尝试,只不过前人的试验大多数以失败告终,但是张海鸥教授并沒有因此选择放弃,而是投入项目的研发当中,为了不影响研发的进度,他甚至睡在了实验室中,醒了就开始研发,困了又睡,经过无数日夜的奋战,该技术取得突破性的进展。
我们都知道传统工艺的铸造方法,锻造铣削都是由不同的设备来完成的,工序复杂,流程和周期也更长,然而,张海鸥教授发明的这项技术实现了三个步骤一体化,如此一来,与传统的3D打印技术相比,铸锻铣金属一体3D打印技术的优势十分明显,增加了对锻造工艺,消除了金属粉末在打印期间可能存在着气孔和未贴合的部分,提高金属抗疲劳性,增强制件的使用性能。
虽然传统的制造技术也可以进行锻造,但是太过依赖大型锻机,导致成本高,制造周期长。能耗大,污染严重,而铸锻铣一体化3D打印技术的出现,直接避免以上提到的问题,然而攻关是艰辛的,从产品的设计到研发,每一步骤都严格把关,严格要求工艺,光是质量控制相关的文档就多达50个以上,
在张海鸥教授的带领下,该项技术终于取得突破,研发出这台全球仅中国掌握的高端机床,该机床的出现轰动了整个世界,使得原先的良品率从10%直接上升到了100%。值得一提的是,这一些产品还全部通过了X光的检验,其性能都合格,这也意味着我国成功革新了世界范围内的传统制造模式,解决了复杂零件,无法一体化制造的世界难题,更是让绿色智能制造的中国模式再一次走向了世界,引领了传统制造业的转型升级。
目前该机床已在我国多个领域大展身手,比如,高铁的一些关键零件,不仅需要良好的耐磨性,还具有一定的抗冲击,显然,一般的3D打印是无法完成这任务的,而铸锻铣金属一体3D打印技术刚好满足这一条件,这也使得许多西方发达国家都纷纷上门求购,却被张海鸥教授一一拒绝。考虑到它的重要性,我国更是禁止对外出口。其实像类似的高精尖技术装备,很多西方国家也是限制对华出口的,因此,我们也不想被其他国家掌握。
虽然我国在铸锻铣3D打印技术上取得重大突破,但不可否认的是我们在高尖端机床领域,与西方发达国家还有一点差距,但我们并没有忽视这部分差距,而是选择了更加努力,才有了一次又一次走在世界的前面,特别是最近几年里,我国更是加大了科学研究的投入,大力发展科学技术,重视专业技术人才培养,同时也出台了各种政策鼓励支持制造业转型升级,相信在不用多久,我们必然会打破国外的技术封锁,逐渐从制造大国走向制造强国。