我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，世界各地都有中國(guó)制造的產(chǎn)品，但是，我國(guó)目前還算不上制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，究其原因，是因?yàn)樵诟叨酥圃鞓I(yè)方面，我國(guó)依舊要落后于一些發(fā)達(dá)國(guó)家，而高端制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，就是高端數(shù)控機(jī)床。
在數(shù)控機(jī)床方面，我國(guó)長(zhǎng)期被外國(guó)壟斷，為了成就制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)被《中國(guó)制造2025》列入“加快突破的戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域”，而如今，我國(guó)在數(shù)控機(jī)床方面，已經(jīng)獲得突破性的進(jìn)展，甚至一項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)超越美日。
當(dāng)初美國(guó)花費(fèi)巨大代價(jià)，想要購(gòu)買我國(guó)的這項(xiàng)技術(shù)都被拒絕，如今，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被列入禁止出口的中國(guó)技術(shù)，它就是由我國(guó)華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院張海鷗團(tuán)隊(duì)研發(fā)的，世界首臺(tái)鑄鍛銑一體化3D打印數(shù)控機(jī)床。這臺(tái)機(jī)床，讓機(jī)床行業(yè)頂尖的美國(guó)和日本都趨之若鶩。
中國(guó)制造業(yè)給很多人留下刻板的印象，那就是只會(huì)制造，不會(huì)創(chuàng)新，認(rèn)為大多數(shù)先進(jìn)的設(shè)備，我們都必須進(jìn)口國(guó)外，尤其是在工業(yè)機(jī)床方面，因此，基于這種刻板印象，很多人不認(rèn)為國(guó)產(chǎn)機(jī)床能有世界先進(jìn)技術(shù)，所以我們首先就來(lái)了解一下，這臺(tái)機(jī)床究竟有多么了不起。
一個(gè)零件需要經(jīng)過(guò)鑄造、鍛造、銑削，才能最終成型，但是，在傳統(tǒng)工藝當(dāng)中，這三個(gè)步驟是分開進(jìn)行的，而且各個(gè)環(huán)節(jié)都不能出錯(cuò)，一旦出錯(cuò)整個(gè)零件就報(bào)廢了，所以任何一個(gè)步驟都非常精細(xì)，對(duì)機(jī)床的要求也很高。而普通的3D打印技術(shù)，雖然制造方便，但是卻無(wú)法進(jìn)行高端制造的工作，也不能在打印的同時(shí)，進(jìn)行增材、等材變形等復(fù)雜工藝。然而，鑄鍛銑一體化3D打印數(shù)控機(jī)床，不僅解決了這個(gè)問(wèn)題，還能讓鑄造、鍛造、銑削在同一臺(tái)機(jī)器上完成，甚至能保證在復(fù)雜曲面構(gòu)件上，也能起到非常強(qiáng)大的作用。
根據(jù)中航飛行股份有限公司，在驗(yàn)收?qǐng)?bào)告中評(píng)價(jià)到，這臺(tái)機(jī)床在飛機(jī)復(fù)合材料成型具方面，擁有非常明顯的周期和成本優(yōu)勢(shì)，也就是說(shuō)它不僅效率高，還能降低成本。
根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，它能將負(fù)載的飛機(jī)復(fù)合材料成型模具，制造周期縮短1/3到1/2，湖北省機(jī)械工程學(xué)會(huì)，對(duì)這項(xiàng)科技成果做出鑒定，認(rèn)為該項(xiàng)目整體技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。
這樣看起來(lái)還有點(diǎn)自夸的嫌疑，但是從我國(guó)和其它國(guó)家的相關(guān)反應(yīng)中，就可以看出這項(xiàng)技術(shù)有多么先進(jìn)，在去年8月28日，鑄鍛銑一體化3D打印技術(shù)，被我國(guó)商務(wù)部和科技部，列入了限制出口目錄，這是我國(guó)唯一被列入其中的3D打印技術(shù)。
國(guó)際權(quán)威3D打印雜志《烏勒斯報(bào)告》，也對(duì)這項(xiàng)技術(shù)加以關(guān)注，并認(rèn)可了這項(xiàng)技術(shù)的可靠性，對(duì)它的評(píng)價(jià)是，張海鷗團(tuán)隊(duì)利用鑄鍛銑工藝，成功制造出性能超過(guò)鍛件的發(fā)動(dòng)機(jī)零件。
同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)也得到美國(guó)的關(guān)注，美國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商，曾經(jīng)多次找到張海鷗，想要出高價(jià)購(gòu)買這套設(shè)備，但是最后被張海鷗一口拒絕，說(shuō)明這項(xiàng)技術(shù)同樣得到美國(guó)這個(gè)擁有頂尖技術(shù)國(guó)家的認(rèn)可。而且美國(guó)也沒(méi)有一項(xiàng)技術(shù)，能夠和這項(xiàng)技術(shù)比肩。
我國(guó)能擁有這樣一項(xiàng)超越世界的技術(shù)，需要感謝一個(gè)人，他就是張海鷗，張海鷗是東京大學(xué)的工學(xué)博士，畢業(yè)后，就和同在東京大學(xué)就讀的妻子王桂蘭回國(guó)，1998年，來(lái)到華中科技大學(xué)任教，在任教期間，張海鷗也同樣沒(méi)有放棄科研。
2009年，張海鷗開始構(gòu)想，將金屬3D打印技術(shù)應(yīng)用到高端領(lǐng)域，不再是打印一個(gè)小零件，或者打印一些小玩具，3D打印的發(fā)展已經(jīng)過(guò)去30年，但是因?yàn)闆](méi)有鍛造環(huán)節(jié)，因此利用這項(xiàng)技術(shù)打印出來(lái)的部件，都比傳統(tǒng)制造的部件更容易出現(xiàn)問(wèn)題，最常見(jiàn)的問(wèn)題包括容易變形，容易產(chǎn)生裂縫，性能和可靠性也不如鍛件，于是，張海鷗想要將鍛造這項(xiàng)工藝，加入到3D打印當(dāng)中。
并不是沒(méi)有人進(jìn)行過(guò)相關(guān)嘗試，但是最后都以失敗告終，導(dǎo)致很多人都放棄了這個(gè)想法，但是張海鷗并沒(méi)有放棄，因?yàn)槿鄙傧嚓P(guān)的實(shí)驗(yàn)條件和經(jīng)費(fèi)，張海鷗和王桂蘭拿出自己多年的積蓄，投入到科研項(xiàng)目當(dāng)中。
為了不影響試驗(yàn)進(jìn)度，張海鷗夫婦直接在實(shí)驗(yàn)室中擺放了一張行軍床，累了就直接躺下休息，醒來(lái)就繼續(xù)做研究，張海鷗的學(xué)生們還有休息的機(jī)會(huì)，但是他們夫妻二人自己卻幾乎住在實(shí)驗(yàn)室，整個(gè)小組在通風(fēng)不良、屋頂漏水的破舊廠房中，度過(guò)了無(wú)數(shù)個(gè)日夜。
2010年，一架大型的飛機(jī)蒙皮熱壓成型模具誕生，這是第一架運(yùn)用加入鍛造功能的3D打印技術(shù)制造出來(lái)的模具，這項(xiàng)成果也驗(yàn)證了技術(shù)的可行性，隨著技術(shù)的不斷完善，張海鷗團(tuán)隊(duì)又打印出飛機(jī)用的鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等高端金屬鍛件，性能全面超過(guò)傳統(tǒng)鍛件。
一直到2019年武漢天昱智能制造有限公司、武漢重型集團(tuán)有限公司、華中數(shù)控股份有限公司，共同申報(bào)2019年度“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)，張海鷗團(tuán)隊(duì)才終于完成鑄鍛銑一體化3D打印數(shù)控機(jī)床。
這項(xiàng)設(shè)備的出現(xiàn)，不僅是我國(guó)機(jī)床科技的一項(xiàng)重大突破，更為我國(guó)高科技的發(fā)展以及航空技術(shù)的突破，奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，我國(guó)一直被國(guó)外卡脖子，雖然這兩年有所突破，但是有些核心部件卻依舊需要從國(guó)外購(gòu)買。并不是我們無(wú)法突破相關(guān)技術(shù)，而是在制造方面遇到了難題，這臺(tái)全新數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，讓我國(guó)終于有了生產(chǎn)相關(guān)部件的能力。
張海鷗團(tuán)隊(duì)利用這臺(tái)機(jī)床，已經(jīng)成功打印出大型飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)一部分重要部件，如高溫合金機(jī)匣、鋁合金機(jī)匣、鈦合金葉輪等，提升了我國(guó)大型先進(jìn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)自主研發(fā)的能力，給我國(guó)的航空制造領(lǐng)域帶來(lái)強(qiáng)大的信心。
鑄鍛銑金屬3D打印技術(shù)，讓我國(guó)在解決復(fù)雜大型零件制造的問(wèn)題上，得到了一次全新的突破，核心難題的解決技術(shù)，從全球先進(jìn)水平提高到全球領(lǐng)先水平，它對(duì)我國(guó)高端制造業(yè)的貢獻(xiàn)，不可謂不大。
（來(lái)源：財(cái)事有道）