飛機、艦艇、火箭等“國之重器”中，最“硬核”的金屬部件，如龍骨、起落架、螺旋槳、發(fā)動機零件等，都必須是鍛件。但用3D打印技術(shù)制作鍛件，在世界范圍內(nèi)都是難題。
在光谷，有一家名為“天昱智造”的企業(yè)，首創(chuàng)了"邊鑄邊鍛"技術(shù)，可制造高強韌度、高可靠性鍛件。7月1日，該公司自主設(shè)計的第四代大型全剛性惰性氣氛保護快速制造裝備建成投運。
第四代機床示意圖
這是一個龐然大物，長約8米，寬約5.7米，高約5.8米，重約230噸，集成了國產(chǎn)數(shù)控機床主機、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件及復(fù)雜成形微鑄鍛系統(tǒng)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。可生產(chǎn)最大尺寸3m*2m*1.5m的零件，相比前代產(chǎn)品體積增加了6倍以上，同時功能集成智能化程度更高，產(chǎn)品覆蓋范圍更廣，可服務(wù)于航空、航天、動力、船舶、核電等領(lǐng)域。
天昱智造公司新機床生產(chǎn)現(xiàn)場。
武漢天昱智能制造有限公司由中鋼集團主投設(shè)立，致力于轉(zhuǎn)化華中科技大學(xué)張海鷗團隊鑄鍛銑一體化增材制造技術(shù)成果，歷經(jīng)6年發(fā)展，目前正處在快速發(fā)展期，已啟動第二輪融資，計劃融資1-2億元，解決產(chǎn)能不足的問題。
十余年潛心攻關(guān)，
首創(chuàng)"邊鑄邊鍛"技術(shù)國際領(lǐng)先
金屬材料澆鑄后，不能直接加工成高性能零部件，必須通過鍛造，改造其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這就是人類幾千年來“打鐵”的原理。
在工業(yè)時代，鍛造需要高達(dá)十?dāng)?shù)層樓的大型鍛機，鍛錘下落時，力量高達(dá)8萬噸。鍛件制造能力，一定程度上代表了一個國家的工業(yè)實力。但傳統(tǒng)制造工藝投資大、成本高，且制作流程長、能耗巨大、污染嚴(yán)重、浪費嚴(yán)重。
3D打印是金屬制造的新興趨勢，卻存在韌性和疲勞性能不足等致命缺陷。很多國內(nèi)外行業(yè)專家都認(rèn)為，3D打印不能打印鍛件。為解決這一世界性難題。近十多年來，華中科技大學(xué)張海鷗教授團隊一直潛心攻關(guān)。
“我們做了很多實驗，不斷改進(jìn)工藝和裝備，但性能始終達(dá)不到鍛件要求，有一段時間，我們都快絕望了。”張海鷗回憶。
張海鷗畢業(yè)于東京大學(xué)，上世紀(jì)90年代末回國，擔(dān)任華中科技大學(xué)教授。出身軋鋼專業(yè)，他嘗試著將傳統(tǒng)軋鋼工藝與3D打印技術(shù)結(jié)合。經(jīng)過無數(shù)次失敗，2016年，終于研發(fā)出首臺世界最大鍛件3D打印裝備，獲得20余項專利，整體技術(shù)居于國際領(lǐng)先水平。
“這一技術(shù)融合了增材制造、半固態(tài)快鍛、柔性機器人加工三項技術(shù)，將金屬增材-等材-減材合二為一，無需重型裝備與巨型模具，及20多次反復(fù)加熱與成型加工，鍛造壓力不到傳統(tǒng)萬噸鍛壓機的0.01%，制造周期縮短60%、能耗減少90%、材料節(jié)約60%、成本降低30%。”張海鷗說，“經(jīng)過驗證，鍛件疲勞壽命超過國際航空鍛件水平，且成形效率為國外頂級水平的3倍。”
天昱智造公司生產(chǎn)現(xiàn)場。
開發(fā)更便宜、更高效的新技術(shù)
讓成本降下來
天昱智造成立于2015年，旨在將科研成果進(jìn)行市場轉(zhuǎn)化。
6年來，公司承擔(dān)了國家部委、以及省市許多重要項目，加工過飛機用鈦合金主承力構(gòu)件、飛機用超高強鋼起落架、核電用不銹鋼葉輪、軌道交通用合金鋼轍叉等，滿足了航空航天、能源、艦船、發(fā)動機等“國之重器”研發(fā)急需。
每年，天昱智制投入近千萬研發(fā)經(jīng)費，持續(xù)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和更新迭代。企業(yè)目前已有50多名員工，其中有5位博士、數(shù)十位碩士，還有華中科技大學(xué)科研團隊作為技術(shù)支撐。
“我們需要開發(fā)更便宜、更高效的新技術(shù)，讓成本降下來，才能應(yīng)用于大批量制造。”張海鷗表示。
目前，企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備加工訂單一直處于排滿狀態(tài)，“我們需要擴大生產(chǎn)能力，招聘更多人員，進(jìn)一步走向市場。”公司負(fù)責(zé)人李波表示，企業(yè)正啟動第二輪融資。
截止今年5月，天昱智造公司新簽與意向成套裝備購置與技術(shù)服務(wù)訂單已超3000萬元。未來3年，產(chǎn)品制造訂單有望突破3億元。
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