【尋求融資】高端鍛件微鑄鍛銑復合超短流程增材制造技術與裝備

項目階段：中試階段
合作方式：融資

項目簡介
智能微鑄鍛銑”方法,，以電弧增材與連續(xù)等材微鍛及熱處理同步復合并融合減材銑削新思想,，獨創(chuàng)緊湊柔性機構(gòu),，實現(xiàn)了增-等-減材與調(diào)質(zhì)集成制造；提出磁-電-光-力多能場多尺度混態(tài)成形模擬方法,，揭示超常態(tài)應力變形和組織演變規(guī)律,，建立形性并行設計-制造-測控集成智能系統(tǒng)，創(chuàng)立了中國領先世界的鑄鍛銑一體化超短流程綠色智能制造新模式與裝備,。

標志性成果
（1） 制造出大型高性能鍛件：應用于成都鐵路局委托的鐵路最關鍵部件2.4米超高強韌轍叉的制造,，創(chuàng)制出12級超細等軸晶鍛件，沖擊韌性達到單一電弧增材成形的3倍以上并超過傳統(tǒng)鍛件水平,；應用于西安航空動力股份有限公司委托的發(fā)動機過渡段制造,，通過發(fā)動機系統(tǒng)實際裝機測試，鑒定專家組認為,，這種新方法制造零件“強度和塑性等性能及均勻性顯著高于自由增材成形,，并超過鍛件水平，冶金質(zhì)量達到烏克蘭航空發(fā)動機標準”,，“將為航空航天高性能關鍵部件的制造提供我國獨創(chuàng)國際領先的高效率,、短流程，低成本,，綠色智能制造的前瞻性技術支持”,。

（2） 增材成形高溫合金疲勞壽命達到世界先進水平：美國GE公司測試了本團隊微鑄鍛復合技術與裝備制備的高溫合金GH4169樣件疲勞性能：全部超過GE鍛件水平且大部分超過其平均值，大幅優(yōu)于國際著名EOS公司激光成形樣件水平，處于世界前列,。

（3） 國際發(fā)明技術引領：2017年被國際3D打印行業(yè)最權(quán)威的Wohlers Report 2017報道：本團隊發(fā)明了微鑄鍛銑復合增材制造高端金屬鍛件的方法,；已獲得中國發(fā)明專利（ZL2010*******.2）和美國發(fā)明專利（US 930******2）授權(quán)。在知識產(chǎn)權(quán),、成形工藝原理,、裝備緊湊靈活性方面，均領先于歐洲著名的CRANFIELD大學28個合作伙伴團隊研發(fā)的熔積—冷軋分離增材制造技術與裝備,。

（4） 超細等軸晶機理：建立了電-磁-熱-力多能場復合,、固-液-氣混態(tài)超常態(tài)快速成形過程模擬數(shù)學模型，提出HM-LEVEL SET–CA耦合的宏細觀跨尺度模擬方法,，揭示了微鑄鍛復合增材制造創(chuàng)制12級超細等軸晶,、顯著降低殘余應力提高疲勞壽命的機理，拓展了短流程綠色智能制造的科學理論與方法,。

（5）發(fā)明變胞靈巧手：發(fā)明變胞靈巧手實現(xiàn)了增材成形微區(qū)半固態(tài)黏塑性加工,，發(fā)展了變胞機器人理論，拓展了變胞機器人的工程應用領域,，發(fā)表了高水平學術論文,。

（6） 理想梯度零件數(shù)字建模方法：提出了面向復雜使役性能和直接增材制造過程成形性的非線性復雜梯度源多功能理想零件的數(shù)字建模方法，開發(fā)了復雜形狀多功能零件曲面分層與自適應路徑規(guī)劃軟件,，獲得軟件著作權(quán),，可為高性能新型航空發(fā)動機關重件的快速研制與低成本制造提供自主創(chuàng)新型關鍵技術支撐。


（7）疲勞損傷機理：基于同步輻射大科學裝置,，研制出填補國內(nèi)空白,、世界先進的三維原位成像疲勞試驗機，率先開展增材制造鈦合金,、高溫合金的缺陷限度和疲勞壽命預測研究,，提出3D打印部件內(nèi)部缺陷表征和評估的一致性方法。

（8）獲2017年日內(nèi)瓦國際發(fā)明獎和中國發(fā)明協(xié)會特別獎,。

以上重大創(chuàng)新成果將建立超短流程綠色智能制造中國模式,，為我國高端裝備關鍵部件快速低成本研發(fā)制造，帶動航空航天,、能源,、海工等相關產(chǎn)業(yè)高端裝備實現(xiàn)跨越式發(fā)展提供引領性原創(chuàng)技術支持，成為中國超越西方和“中國制造2025”的標桿性成果,。

技術創(chuàng)新點
（1）發(fā)明了高效低成本電弧微鑄鍛同步復合制造高端金屬零件的方法,，實現(xiàn)鑄鍛合一、邊鑄邊鍛3D打印出傳統(tǒng)鍛造無法得到的12級超細等軸晶復雜形狀鍛件,，攻克了3D打印有鑄無鍛不能打印鍛件的世界難題,。該方法綜合了增材成形與半固態(tài)連續(xù)鑄鍛兩項重大先進制造技術的優(yōu)勢,，實現(xiàn)高性能零件的形狀尺寸與組織性能一體化創(chuàng)成即創(chuàng)形創(chuàng)質(zhì)并行制造，是我國獨創(chuàng),、國際領先的高端金屬零件3D打印增材制造技術,。

（2）實現(xiàn)了用一臺“智能微鑄鍛銑”設備超短流程綠色智能制造鍛件，突破了傳統(tǒng)鑄鍛焊銑多工序分離制造模式依賴巨型鍛機,、流程很長,、耗能耗材重污染、復雜零件無法整體制造的另一世界難題,，變革了國內(nèi)外傳統(tǒng)制造模式，實現(xiàn)了鑄鍛銑合一制造全過程數(shù)字信息化,，創(chuàng)立了超短流程綠色智能制造中國模式,，引領傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

（3）以獨創(chuàng)的緊湊柔性機器手和智能化技術,，融合電弧高效低成本增材成形,、半固態(tài)等材成形、銑削減材成形技術,，將成形與隨動局部控制形變熱處理一體化,；施加微區(qū)連續(xù)鍛造力能使熔積自由成形的半凝固/剛凝固區(qū)產(chǎn)生黏塑性變形，既可減輕或消除拉應力,、防止開裂與變形,，又可改善組織，減小各向異性和組織性能的不均勻性,，實現(xiàn)形性共控,，為高端裝備關鍵金屬部件的優(yōu)質(zhì)高效低成本制造提供核心關鍵技術支撐，具有重大的理論意義和工程實用價值,。

（4）提出采用LB-CA法與CIP-HM（Homogenization Method）連成的宏細觀耦合跨尺度方法,，模擬分析新工藝成形過程中電磁-熱力-機械力耦合復合場作用下傳質(zhì)、傳熱,、相變和變形過程,，把握移動熱源和剛-柔性約束的熱力循環(huán)條件下的制件熱應力變形和組織演變與控制規(guī)律，建立高端部件形與質(zhì)主動并行控制的成形路徑-熔積能量-塑性加工三位一體MBD智能制造系統(tǒng),。

來源：千人智庫創(chuàng)投中心