飛機(jī)、艦艇、火箭等“國(guó)之重器”中,最“硬核”的金屬部件,如龍骨、起落架、螺旋槳、發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)韌度、高可靠性鍛件。7月1日,該公司自主設(shè)計(jì)的第四代大型全剛性惰性氣氛保護(hù)快速制造裝備建成投運(yùn)。
第四代機(jī)床示意圖
這是一個(gè)龐然大物,長(zhǎng)約8米,寬約5.7米,高約5.8米,重約230噸,集成了國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床主機(jī)、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(shí)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(shí)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(dòng)力、船舶、核電等領(lǐng)域。
天昱智造公司新機(jī)床生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。
武漢天昱智能制造有限公司由中鋼集團(tuán)主投設(shè)立,致力于轉(zhuǎn)化華中科技大學(xué)張海鷗團(tuán)隊(duì)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(dòng)第二輪融資,計(jì)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(guó)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(shí)代,鍛造需要高達(dá)十?dāng)?shù)層樓的大型鍛機(jī),鍛錘下落時(shí),力量高達(dá)8萬噸。鍛件制造能力,一定程度上代表了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)實(shí)力。但傳統(tǒng)制造工藝投資大、成本高,且制作流程長(zhǎng)、能耗巨大、污染嚴(yán)重、浪費(fèi)嚴(yán)重。
3D打印是金屬制造的新興趨勢(shì),卻存在韌性和疲勞性能不足等致命缺陷。很多國(guó)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(tuán)隊(duì)一直潛心攻關(guān)。
“我們做了很多實(shí)驗(yàn),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(shí)間,我們都快絕望了?!睆埡zt回憶。
張海鷗畢業(yè)于東京大學(xué),上世紀(jì)90年代末回國(guó),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(tái)世界最大鍛件3D打印裝備,獲得20余項(xiàng)專利,整體技術(shù)居于國(guó)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(jī)器人加工三項(xiàng)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(jī)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%?!睆埡zt說,“經(jīng)過驗(yàn)證,鍛件疲勞壽命超過國(guó)際航空鍛件水平,且成形效率為國(guó)外頂級(jí)水平的3倍。”
天昱智造公司生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。
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(chǎng)轉(zhuǎn)化。
6年來,公司承擔(dān)了國(guó)家部委、以及省市許多重要項(xiàng)目,加工過飛機(jī)用鈦合金主承力構(gòu)件、飛機(jī)用超高強(qiáng)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(dòng)機(jī)等“國(guó)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(fèi),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(tuán)隊(duì)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?!睆埡zt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(kuò)大生產(chǎn)能力,招聘更多人員,進(jìn)一步走向市場(chǎng)。”公司負(fù)責(zé)人李波表示,企業(yè)正啟動(dòng)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(gòu)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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