中國破解3D打印世界性難題 3D打印飛機零件全球領先
從“跟跑”到“領跑”，為先進制造業帶來深刻的技術變革
張海鷗介紹，我國3D打印產業一直處于“跟跑”階段，與發達國家相比，我國3D打印產業大多停留在科研層面。要擺脫“跟跑”的尷尬，必須創新。在他的研究方向上，處處都體現了創新精神。
“當時國內外的金屬3D打印主要以激光、電子束為熱源，我們想降低成本，就選擇了等離子束為熱源，發現效率很高。”張海鷗介紹，等離子和激光做熱源都是通過高能束來熔化金屬粉末，制造金屬模具，但兩者的發生裝置和加工方式不同，等離子具有成本低、成形率高等優點。
十幾年前，金屬3D打印做出的制件非常粗糙，經過后期機械加工后才能當做零件使用，而要打印復雜制件，則幾乎不可能實現。張海鷗帶領團隊反復實驗，在金屬3D打印中加入了銑削環節，邊打印邊進行機械加工，攻克了此項難題，獲得國家發明專利。
選擇鑄鍛合一的方向是更大的創新。“他首次跟我提出‘鑄鍛銑一體化’構想時，我認為是異想天開，兩人為此進行了激烈的爭吵。”王桂蘭說，很多時候，創新是在夫婦倆的爭吵中產生的。
反復實驗、不斷試錯之后，研究方向愈加清晰。2010年，大型飛機蒙皮熱壓成形模具的誕生，驗證了在金屬3D打印中復合鍛打的可行性。
鑄鍛一體化3D打印技術發布后，國外航空工業巨頭紛紛上門洽談合作。據介紹，美國通用公司不久前巨資收購了德國和瑞典兩家3D打印公司，但對于許多需要鍛造性能的大中型承力構件仍無能為力，而張海鷗團隊的研究成果可彌補這個缺陷。
北京工業大學教授陳繼民認為，張海鷗發明的技術在航空航天、核電、艦船、高鐵等重點支柱領域的應用前景廣闊，比如對于長壽命、高可靠性的航空發動機關鍵部件的制造有顯著優勢。
在我國研制的新型戰斗機上，一種新型復雜鈦合金接頭的制造也已經開始和張海鷗團隊合作，用該技術打印出來的鈦合金抗拉強度、屈服強度、塑性、沖擊韌性均超過傳統鍛件。
目前，該技術正在西航動力公司、西安飛機制造公司等新產品開發中應用，已經試制了高溫合金雙扭葉輪、鋁硅合金熱壓泵體、發動機過渡段等零件，以及大型飛機蒙皮熱壓成形雙曲面模具、轎車翼子板沖壓成形FGM模具等，應用前景廣闊。
目前，根據空客公司對飛機零部件的需求，張海鷗團隊正在進行研發，“一旦繼續獲得認可，我們將贏得空客的零部件生產的訂單，同時還可能獲得更多國際民用航空巨頭的青睞。”張海鷗說。（本報記者 程遠州）
責任編輯：紀瑋維
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