3D打印制造技術(shù),成為新一代激光制造的主要趨勢,在不斷地改變著傳統(tǒng)的制造模式,將人類的奇思妙想快速打印成為實物。姚建華說,目前課題組在國際上首次提出將超音速冷噴涂沉積與激光技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)金屬3D打印的觀點。為了更快、更好地將其應(yīng)用于生產(chǎn)中,在前期基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)上,協(xié)同創(chuàng)新中心還加快了國際合作的步伐。
通過引進技術(shù)和海外智力,實現(xiàn)跨越式發(fā)展,在前期研究的基礎(chǔ)上,協(xié)同創(chuàng)新中心聯(lián)合劍橋大學(xué)等國內(nèi)外頂級團隊,通過對超音速動量場與高能激光束溫度場等多能量場耦合關(guān)系、沉積層顆粒和沉積層之間的固態(tài)結(jié)合機理以及增材制造形成過程中缺陷及應(yīng)力的產(chǎn)生機制等科學(xué)問題的研究,獲得實現(xiàn)增材制造必須的工藝及質(zhì)量控制方法,打破現(xiàn)有金屬零部件增材制造技術(shù)瓶頸,最終利用該技術(shù)實現(xiàn)高端裝備關(guān)鍵零部件的高效率、高品質(zhì)、低成本智能化增材制造,為浙江乃至全國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
據(jù)姚建華教授介紹,高端裝備制造是浙江省和國家未來發(fā)展的重要方向,但目前我國存在基礎(chǔ)研究薄弱、先進制造手段缺乏、制造過程能耗大等問題,嚴重制約了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。增材制造(3D打印)成為實現(xiàn)這一突破的關(guān)鍵技術(shù),然而由于存在著效率低、成本高及質(zhì)量難以控制三大難題,成為現(xiàn)階段實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸。為加強“產(chǎn)學(xué)研用”,姚建華團隊將3D打印與超音速冷噴涂技術(shù)創(chuàng)新融合,提出了超音速激光沉積技術(shù)結(jié)合冷噴涂和激光熔覆的各自優(yōu)勢,具有沉積效率高、溫度低、成本低、性能高等優(yōu)點,是一種極具潛力的新型金屬增材制造技術(shù)。
在實驗室里,姚建華指著一個葉片向記者介紹道,“就以汽輪機葉片為例,這項技術(shù)可以讓它的防水蝕能力實現(xiàn)突破。”具備高度防水蝕的汽輪機葉片在國際市場上單價賣到2—3萬歐元,相當于一臺奧迪車的價格,而國內(nèi)一個百萬發(fā)電機組里面就需要用到1000多個不同型號的葉片。隨著使用時間的增加,葉片迎風的部位會出現(xiàn)破損,這勢必要讓發(fā)電機組停機后進行維修或者葉片的更換。但是有了新型金屬增材制造技術(shù)后,這一現(xiàn)象就能得到根本改觀。一方面,對現(xiàn)有葉片的維修成本能夠大大降低,將破損的葉片用強度更高的材料進行金屬3D打印即可修復(fù);另一方面,在全新葉片的制造過程中,除了運用激光表面強化外,在關(guān)鍵部位能夠用強度更高的材料進行一體化打印制造,極大地提升葉片的使用壽命,預(yù)計用新型增材制造技術(shù),其效率和性能比目前單一的激光3D打印至少增加數(shù)倍,而且成本不增反降。
姚建華團隊將不斷推動科研成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化,用科技創(chuàng)新驅(qū)動浙江省經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級,為浙江乃至全國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
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