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世界唯一 中国实现飞机钛合金结构件激光快速成形

2013年06月07日 14:26
来源:光明日报 作者:邓晖

5月8日,在上海国际展览中心,一名观众拍摄一台正在打印椅子模型的3D打印机。 新华社发(赖鑫琳摄)

你能想象万里长城、摩天大楼等巨型建筑物通过打印的方式被建造出来;甚至说,你的脸、手、脚……也被打印复制出来吗?这在未来的某一天或许将不再是奢望。

近日,英国期刊《经济学人》以“3D打印:万里长城的新砖瓦”为题报道了增材制造技术在中国的飞速发展。其中介绍,“中国最大的3D打印机能制造出高性能、难加工大型飞机复杂整体关键构件”。这项代表着先进制造技术发展方向、在重大装备制造中具有巨大应用价值的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”,使我国成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术、实现装机应用的国家,并因此获得“2012年度国家技术发明一等奖”。

这台打印机和这项技术,属于北京航空航天大学的王华明教授和他的创新团队。

瞄准国际前沿:中国团队的“神奇变形术”

一束激光,有规则地在金属材料上游走,所过之处,金属神奇地生长。这束奇特的激光可以制造出飞机上任意一种复杂形状的大型零件,宛如“变形金刚”,令公众大呼“神奇”。

“要是用飞机钛合金大型关键构件的传统制造方法,等零件最后成形,90%的材料都被切削、浪费掉了。”惊叹背后,数十年致力于材料科学研究的团队负责人王华明坦言,瞄准这一国际前沿技术的初衷在于“看不得浪费”,“传统飞机钛合金大型关键构件的制造方法是锻造和机械加工。先要熔铸大型钛合金铸锭、锻造制坯、加工大型锻造模具,然后再用万吨级水压机等大型锻造设备锻造出零件毛坯,最后再对毛坯零件进行大量机械加工。整个工序下来,耗时费力,总花费要高达几十个亿,光大型模具的加工就要用一年以上的时间,要动用几万吨级的水压机来工作,要大量供电,甚至需要建电厂。”

落后的传统工艺激发了王华明和团队成员攻坚克难的斗志,也让一个关于“中国制造”的梦想悄然植根——“如果有一天,中国飞机上许多关键大型复杂高性能主承力构件都能采用我们激光直接制造技术,实现低成本、短周期、快速制造该多好啊!”

梦想激励下,从2000年开始,王华明和他的科研团队启动攻关,围绕大型复杂零件锻造技术,不断创新,寻求突破,利用5年时间走出了一条与传统方法截然不同的新路子。

他们探索了一种做“加法”的高性能金属零件制造方式——通过计算机控制,用激光将合金粉末熔化,并跟随激光有规则地在金属材料上游走,逐层堆积直接“生长”,直接根据零件CAD模型一步完成大型复杂高性能金属零部件的“近终成形”制造。

[责任编辑:王杨一凡] 标签:钛合金 结构件 激光
 
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