金屬3D打印有多牛？國產(chǎn)大飛機(jī)率先用上了

來源：瀟湘晨報(bào)

9月18日，“四川省創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展兩院院士四川行”活動(dòng)在成都舉行。當(dāng)天下午的先進(jìn)材料與裝備制造專題對接會(huì)上，中國工程院川籍院士王華明走上講臺(tái)，為大家分享重大裝備高性能大型關(guān)鍵金屬構(gòu)建增材制造技術(shù)及其影響。

王華明發(fā)言聲音不大，但一開場他拋出的觀點(diǎn)就吸引了在座裝備制造從業(yè)者們的注意?！笆軅鹘y(tǒng)冶金/成形技術(shù)‘原理性’制約，大型關(guān)鍵金屬構(gòu)件制造能力以接近極限”。

他舉例，即便采用當(dāng)今世界最大的8萬噸鍛造機(jī)鍛造鈦合金零件，其最大尺寸也不超過5平方米。

如何突破高性能復(fù)雜合金大型關(guān)鍵構(gòu)件幾何尺寸和材料性能的天花板，是公認(rèn)的世界性難題。

2000年，王華明和科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)入增材制造領(lǐng)域，另辟蹊徑攻關(guān)鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等高性能金屬大型關(guān)鍵構(gòu)件激光增材制造技術(shù)，也就是通常所說的“金屬3D打印”技術(shù)。

其基本原理是用激光瞬間將金屬熔融，隨后快速冷卻凝固結(jié)晶，這樣一層一層地熔化凝固堆積，就能打印出質(zhì)地致密、晶體細(xì)小、成分均勻的大型金屬構(gòu)件。

這項(xiàng)技術(shù)有多牛?王華明說，利用“金屬3D打印”，無需配置大型鑄鍛等重工業(yè)設(shè)施，省料省工、短流程、低成本。

他以國產(chǎn)大飛機(jī)C919為例。大屏幕上，王華明曬出了一張團(tuán)隊(duì)和C919機(jī)頭主風(fēng)擋窗框的合影?！斑@個(gè)部件剛好用到了我們的大型鈦合金構(gòu)件激光增材制造技術(shù)。”

他對比，用傳統(tǒng)的鍛造技術(shù)制造這個(gè)擋窗框，耗時(shí)2年，光打造模具費(fèi)用就達(dá)到1300萬;在“金屬3D打印”的加持下，制作周期縮短至2個(gè)月，總費(fèi)用不到200萬元。

2013年，王華明團(tuán)隊(duì)的“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”獲2012年度國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

不止C919大飛機(jī)，王華明團(tuán)隊(duì)還曾參與了運(yùn)-20大飛機(jī)，殲-15、殲-31等新型戰(zhàn)斗機(jī)鈦合金部件制造。

盡管應(yīng)用前景廣，目前高性能大型關(guān)鍵金屬構(gòu)件的增材制造技術(shù)依然面臨四大瓶頸。王華明說，“大量前沿科學(xué)問題和核心技術(shù)有待潛心研究?！庇捎谶@項(xiàng)技術(shù)熱應(yīng)力控制難、內(nèi)部質(zhì)量控制難、工藝過程控制難、應(yīng)用基礎(chǔ)研究難，目前國際上關(guān)鍵技術(shù)尚未突破、工程應(yīng)用還沒實(shí)現(xiàn)。