極限載荷73噸!強度和斷裂韌度超過傳統(tǒng)制造工藝的鍛件。”3月11日,在位于光谷的武漢天昱智能制造有限公司的廠房內(nèi),華中科技大學張海鷗教授看著3D打印出來的“活塞桿輪軸”表示,這是全球首款3D打印飛機起落架的主體部分,既有技術(shù)顛覆性突破,也有生產(chǎn)要素的創(chuàng)新,屬于新質(zhì)生產(chǎn)力,接下來會進行上機實驗。 張海鷗教授在檢測用“3D打印鍛件技術(shù)”打印的飛機起落架。
“活塞桿輪軸”長150厘米、直徑40厘米、重240千克。記者在現(xiàn)場看到,這呈T型的灰色構(gòu)件靜靜躺在藍色絨布上,從外形看與普通金屬構(gòu)建沒差別。“相比于傳統(tǒng)制造工藝,3D打印的優(yōu)勢太多了?!睆埡zt一邊拿著游標卡尺測量活塞桿輪軸的精度,一邊告訴記者,3D打印飛機起落架項目是2018年開始立項,到2022年6月突破了全部關鍵技術(shù),前后歷時5年。 張海鷗教授檢測加工的船舶推進器。
過去的金屬3D打印機設備沒有鍛造環(huán)節(jié),打印出的金屬零件普遍存在易產(chǎn)生裂縫、變形等缺陷,導致打印出的金屬零件一直處于實驗室研究狀態(tài),無法真正商用。2019年,張海鷗團隊研發(fā)出世界首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“鑄鍛銑一體化”3D打印新型工業(yè)母機,將“鑄鍛銑”融為一體,克服了之前常規(guī)機床生產(chǎn)中“鍛鑄分離”、3D打印中“有鑄無鍛”等問題,實現(xiàn)了對產(chǎn)品質(zhì)量的控制。 張海鷗在檢測用“3D打印鍛件技術(shù)”打印的飛機起落架。
張海鷗說,飛機起落架傳統(tǒng)的制造工藝需要先熔再鑄錠,然后加熱鍛造,成品率不高,對材料的浪費極大,甚至90%的材料都被浪費掉了。飛機起落架一般采用高強度鋼制造,每噸的價格近百萬元,是普通鋼材價格的200倍。3D打印飛機起落架,只需用到傳統(tǒng)制造工藝的10%的材料,不僅降低成本而且還減少污染,經(jīng)檢測強度、斷裂韌度超過傳統(tǒng)工藝制造的鍛件。 張海鷗教授在操作3D打印數(shù)控機床。
作為大型金屬鍛件,飛機起落架的打印主要是工藝、溫控和變形技術(shù)的運用。溫度忽高忽低容易給打印件造成裂紋,必須確保在某一個溫度下進行打印,溫控越準越不易出現(xiàn)裂紋。經(jīng)過上千次的試驗,張海鷗帶領團隊最終找到合適的打印溫度。
“我不在實驗室就是在企業(yè)車間?!苯衲?8歲的張海鷗教授的另一個身份是武漢天昱公司首席科學家,實驗室、企業(yè)和家形成的“三點一線”是他的日常軌跡,很少改變。
“張教授很少休息,經(jīng)常和年輕人一起攻關到凌晨兩三點?!痹摴究偨?jīng)理助理朱旭說,5年前,他們公司只能打印飛機外掛掛鉤之類的小部件,現(xiàn)在他們已經(jīng)能打印出500厘米長的金屬構(gòu)件了。 張海鷗(左)在3D打印數(shù)控機床操作臺前指導技術(shù)人員。
據(jù)悉,目前,全球只有中、美、俄和歐盟能制造大型飛機起落架,而武漢天昱智能制造有限公司是世界首個3D打印大飛機最大承力零部件的企業(yè),該公司打印出的起落架已順利通過中航起落架有限公司的“73噸的極限載荷”測試和8種工況下的考核測試。
在張海鷗看來,隨著3D打印技術(shù)的不斷成熟,涉及的領域也將不斷拓寬,從航天航空到船舶制造都將得到廣泛應用。他預計,未來5年內(nèi)可形成千億級的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
來源:長江日報
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