長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)：華中科大張海鷗教授團(tuán)隊(duì)成功3D打印飛機(jī)起落架主體部分

“極限載荷73噸！強(qiáng)度和斷裂韌度超過(guò)傳統(tǒng)制造工藝的鍛件�！�

2024年3月11日，在位于光谷的武漢天昱智能制造有限公司的廠房?jī)?nèi)，華中科技大學(xué)張海鷗教授看著3D打印出來(lái)的“活塞桿輪軸”表示，這是全球首款3D打印飛機(jī)起落架的主體部分，既有技術(shù)顛覆性突破，也有生產(chǎn)要素的創(chuàng)新，屬于新質(zhì)生產(chǎn)力，接下來(lái)會(huì)進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)。

△張海鷗在檢測(cè)用“3D打印鍛件技術(shù)”打印的飛機(jī)起落架

“活塞桿輪軸”長(zhǎng)150厘米、直徑40厘米、重240千克。呈T型的灰色構(gòu)件靜靜躺在藍(lán)色絨布上，從外形看與普通金屬構(gòu)建沒(méi)差別�！跋啾扔趥鹘y(tǒng)制造工藝，3D打印的優(yōu)勢(shì)太多了。”張海鷗一邊拿著游標(biāo)卡尺測(cè)量活塞桿輪軸的精度，一邊介紹，3D打印飛機(jī)起落架項(xiàng)目是2018年開(kāi)始立項(xiàng)，到2022年6月突破了全部關(guān)鍵技術(shù)，前后歷時(shí)5年。

過(guò)去的金屬3D打印機(jī)設(shè)備沒(méi)有鍛造環(huán)節(jié)，打印出的金屬零件普遍存在易產(chǎn)生裂縫、變形等缺陷，導(dǎo)致打印出的金屬零件一直處于實(shí)驗(yàn)室研究狀態(tài)，無(wú)法真正商用。2019年，張海鷗團(tuán)隊(duì)研發(fā)出世界首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“鑄鍛銑一體化”3D打印新型工業(yè)母機(jī)，將“鑄鍛銑”融為一體，克服了之前常規(guī)機(jī)床生產(chǎn)中“鍛鑄分離”、3D打印中“有鑄無(wú)鍛”等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。

張海鷗說(shuō)，飛機(jī)起落架傳統(tǒng)的制造工藝需要先熔再鑄錠，然后加熱鍛造，成品率不高，對(duì)材料的浪費(fèi)極大，甚至90%的材料都被浪費(fèi)掉了。飛機(jī)起落架一般采用高強(qiáng)度鋼制造，每噸的價(jià)格近百萬(wàn)元，是普通鋼材價(jià)格的200倍。3D打印飛機(jī)起落架，只需用到傳統(tǒng)制造工藝的10%的材料，不僅降低成本而且還減少污染，經(jīng)檢測(cè)強(qiáng)度、斷裂韌度超過(guò)傳統(tǒng)工藝制造的鍛件。

△張海鷗教授在操作3D打印數(shù)控機(jī)床

作為大型金屬鍛件，飛機(jī)起落架的打印主要是工藝、溫控和變形技術(shù)的運(yùn)用。溫度忽高忽低容易給打印件造成裂紋，必須確保在某一個(gè)溫度下進(jìn)行打印，溫控越準(zhǔn)越不易出現(xiàn)裂紋。經(jīng)過(guò)上千次的試驗(yàn)，張海鷗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)最終找到合適的打印溫度。

“我不在實(shí)驗(yàn)室就是在企業(yè)車(chē)間�！苯衲�68歲的張海鷗教授的另一個(gè)身份是武漢天昱公司首席科學(xué)家，實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)和家形成的“三點(diǎn)一線(xiàn)”是他的日常軌跡，很少改變。

“張教授很少休息，經(jīng)常和年輕人一起攻關(guān)到凌晨?jī)扇�點(diǎn)。”該公司總經(jīng)理助理朱旭說(shuō)，5年前，他們公司只能打印飛機(jī)外掛掛鉤之類(lèi)的小部件，現(xiàn)在他們已經(jīng)能打印出500厘米長(zhǎng)的金屬構(gòu)件了。

據(jù)悉，目前，全球只有中、美、俄和歐盟能制造大型飛機(jī)起落架，而武漢天昱智能制造有限公司是世界首個(gè)3D打印大飛機(jī)最大承力零部件的企業(yè)，該公司打印出的起落架已順利通過(guò)中航起落架有限公司的“73噸的極限載荷”測(cè)試和8種工況下的考核測(cè)試。

在張海鷗看來(lái)，隨著3D打印技術(shù)的不斷成熟，涉及的領(lǐng)域也將不斷拓寬，從航天航空到船舶制造都將得到廣泛應(yīng)用。他預(yù)計(jì)，未來(lái)5年內(nèi)可形成千億級(jí)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

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