《新京报》报道我校王华明团队:零件自己“生长” 超越3D打印-新

作者:admin 来源:未知 更新日期:2019-03-09 浏览次数:

  《新京报》报道我校王华明团队:零件自己“生长” 超越3D打印-新闻网《新京报》报道我校王华明团队:零件自己“生长” 超越3D打印 点击数:加入时间:2013-05-27 编者按:3D打印,被一些媒体认定为新工业革命的标志,恰如当年蒸汽机的发明、电力的运用等。美国3D打印机巨头之一的工作人员接受《新京报》记者采访时表示:“我们十分渴望我们的技术(3D打印技术)能被用在造福人类的事业上。”在中国,北京航空航天大学等高校和企业也在开展3D打印的“中国试验”。《新京报》2013年5月19日“封面故事”栏目整版报道了我校“先进材料激光制备与成形”实验室的研究成果。北航新闻网现全文转载,以飨读者。零件自己“生长”超越3D打印在北京航空航天大学校园北门附近,有一个约1000平方米的小院子。这个白天不起眼的小院,晚上却常年彻夜灯火通明,里面一直做着一种代表3D打印发展方向之一的先进制造技术的研究和应用。他们生产出了我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金等高性能整体关键构件,并在我国大型飞机等多型飞机研制和生产中得到实际应用。【成果 3D打印飞机部件】这个小院子是北航“先进材料激光制备与成形”实验室。在这里,北航材料学院教授王华明带领他的创新团队,围绕大飞机等国家重大专项及重大装备制造业发展的战略需求进行科研攻关。在2012年度国家科技奖励大会上,王华明团队的成果荣获国家技术发明一等奖。我国也因此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、并实现装机应用的国家。作为团队的主要成员,高级实验师张凌云从2000年开始,就一直随王华明研究激光直接制造技术。他透露,直接做能用的零件,一开始只是有这个设想。从最初的想法到最终的实现,经历了近二十年的研究。“第一次成功,是把粉末激光熔化堆积成了致密的板材,形象地说就是把‘面粉’变成了‘面皮’,之后,团队开始利用激光一层一层地往上长、制造三维零件。”张凌云说。 2003年,团队用激光快速成形做出了钛合金的飞机角盒。张凌云说,当把这个角盒做出来,能装机的时候,这项技术已经有了非常牢固的基础,也对后来更大的零件、更广泛的使用做了好的铺垫,今后的目标就聚焦到大型复杂整体难加工高性能金属构件上了。【原理 激光引导金属粉末生长】利用一束高能量激光在计算机控制下有规则地运动,对同步输送的金属粉末进行逐层熔化堆积,就可以快速“生长制造”出飞机上的钛合金、超高强钢等大型复杂关键零件,听起来很神奇。这种技术的原理,就是逐层堆积制造三维结构,但是在使用材料和应用领域方面,都超越了目前流行的3D打印。它“打印”出来的,不是尼龙、树脂、石蜡等非金属材料小尺寸模型样品,而是可以直接应用于飞机等重大装备制造的、钛合金等高性能难加工、大型整体关键金属构件。“在电脑中编制好零件的数模,零件什么样,激光就如同笔在写字一样,按照零件在走。”张凌云解释说。之前,飞机钛合金大型关键构件的传统制造方法是锻造和机械加工。也就是说,首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来锻造出零件毛坯,最后再对毛坯零件进行大量机械加工。 “锻造跟揉面一样,你如果揉不透,里面会有疙瘩,也就是缺陷。”张凌云说,激光成形的优势在于,解决了现有锻造中可能完成不了的任务,而且成形的复杂程度可能比锻造高。【应用 高性能金属零件能打印】传统加工方式是在对材料做“减法”,材料利用率不足10%,也就是说不仅90%以上的昂贵钛合金材料都被切削、浪费掉了,而且钛合金切削加工性很差,刀具及加工费用也很大。既然做减法的制造方式耗时费力,王华明的创新团队则致力于一种做“加法”的高性能金属零件制造方式。即通过计算机控制,用激光将合金粉末熔化并逐层堆积增加材料(增材),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。这种高性能、低成本、短周期则正好弥补了传统制造方法的不足,而且使得很多传统方法不能做出的构件成为了可能。金属部件“生长”技术还有很多不完善的地方,“未来我们想把这项技术做得更完善更成熟,应用到更多领域。”张凌云说。(新京报记者 储信艳 邓琦 韩旭阳 郭少峰)编辑:贾爱平

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