華中科大全球首創(chuàng)鍛件3D打印技術(shù),，打印2噸金屬件只需10天

居里夫婦志趣相投、獻(xiàn)身科研的故事為人熟知,，他們因放射性研究共同獲得諾貝爾獎(jiǎng),，更是科學(xué)界的一段佳話。而在華中科技大學(xué)也有這么一對夫妻教授,，他們18年來從事著同樣的研究——鑄鍛銑一體化3D金屬打印,，并成功制造出世界首批3D打印鍛件，昨日在漢召開該成果發(fā)布會,。

據(jù)了解,，這一技術(shù)改變了長期以來由西方引領(lǐng)的“鑄鍛銑分離”的傳統(tǒng)制造歷史，獲20多項(xiàng)中國和國際發(fā)明專利,。該成果目前已用于制造我國新型戰(zhàn)機(jī)掛件,、高鐵轍叉等多項(xiàng)支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域及大型先進(jìn)尖端武器裝備領(lǐng)域。


有趣的“包餃子”理論

張海鷗王桂蘭夫婦

60歲的張海鷗教授來自華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院,，53歲的王桂蘭教授來自該校材料學(xué)院,。昨日,，記者獲準(zhǔn)探訪兩位教授的實(shí)驗(yàn)基地，看到了這項(xiàng)融合了3D打印,、半固態(tài)鍛造,、機(jī)器人3項(xiàng)技術(shù)的最新成果，并了解了他們科研背后的故事,。

進(jìn)入實(shí)驗(yàn)基地,，一臺長4米、高和寬均為2米的“鐵疙瘩”映入眼簾,，它可是世界上首次成功打印出具有鍛件性能的高端金屬零件,。在填充金屬絲材后，打印針頭來回移動,，材料從3D打印針頭中被擠出來,，物料在過程中被一層一層疊加成型，同時(shí)進(jìn)行高溫?zé)崽幚�,，軋輥沿著熔積方向?qū)θ鄯e層進(jìn)行鍛造,，最后銑削成型�,！皞鹘y(tǒng)工藝鑄造,、鍛造、銑削是分離進(jìn)行的,，但在這臺機(jī)器上實(shí)現(xiàn)了一體化,。”張海鷗教授解釋說,，如果把制作一個(gè)精密復(fù)雜零部件想成包餃子,那么就需要和面,、搟皮、配餡等環(huán)節(jié),如果其中一個(gè)環(huán)節(jié)不到位,下鍋后可能就露餡,現(xiàn)在這些工序合在一起,，皮餡結(jié)合緊致,，就不會露餡�,！奥娥W的餃子還能吃,，但零件‘露餡’就會疏松，只能報(bào)廢,�,！�

更難能可貴的是，這種技術(shù)以高效廉價(jià)的電弧為熱源,，以低成本的金屬絲材為原料,，材料利用率為80％以上，傳統(tǒng)工藝的材料利用率僅為5%。且無需大型鑄鍛銑設(shè)備和模具,，通過計(jì)算機(jī)直接控制鑄鍛銑路徑,，大大降低了設(shè)備投資和運(yùn)行成本。


夫妻“吵架”吵出高科技

記者了解到,，這項(xiàng)技術(shù)帶來兩個(gè)歷史性重大突破：一是將改變長期以來由西方引領(lǐng)世界的“鑄鍛銑分離”的傳統(tǒng)制造歷史,，二是在世界上首次鑄鍛銑一體化3D打印出高性能鍛件，有望開啟人類在一臺設(shè)備上綠色制造高端金屬鍛件的新的歷史,。

但不為人知的是,，這項(xiàng)技術(shù)居然是這對教授夫婦“吵架”吵出來的。王桂蘭教授說,，2008年,，張海鷗首次向她提出“鑄鍛銑一體化”構(gòu)想，她認(rèn)為這是異想天開,，兩人還吵了一架,。張海鷗教授笑著說：“這不怪她，誰叫鑄,、鍛、銑分離技術(shù)存在了上千年,，要改變談何容易,？”不過吵歸吵，張海鷗的設(shè)想打開了王桂蘭的思路,，她最后還是帶著10多個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),，“當(dāng)時(shí)想著要是行不通，也至少可以讓他死心,�,！蓖豕鹛m說。

研發(fā)過程失敗了很多次,，他們也吵了很多次,。“每次失敗他都會挨我一頓抨擊,�,！蓖豕鹛m笑著說，“但我又會不自覺按他的思路繼續(xù)試,，錯(cuò)了就繼續(xù)吵,，吵完再接著干�,！狈驄D倆夜以繼日地進(jìn)行研發(fā),，全身心地投入到實(shí)驗(yàn)中，18年來幾乎天天吃食堂，家里廚房一年用不了幾次,。2010年,，西飛大型飛機(jī)蒙皮熱壓成形模具的誕生，驗(yàn)證了“鑄鍛銑三合一”的可行性,，實(shí)現(xiàn)了首超西方的微型邊鑄邊鍛的顛覆性原始創(chuàng)新,，成功實(shí)現(xiàn)鑄鍛銑一體化。

延伸閱讀：《中國發(fā)明3D打印“金屬微鑄鍛”》

來源：荊楚網(wǎng)