摘要

近日，中鋼國(guó)際子公司武漢天昱智能制造有限公司（簡(jiǎn)稱"天昱智造"）運(yùn)用自主核心技術(shù)——金屬3D'微鑄鍛'技術(shù)，成功制造出應(yīng)用于船舶的泵噴推進(jìn)器槳葉，實(shí)現(xiàn)復(fù)工復(fù)產(chǎn)后的首"智造"！

01

復(fù)工復(fù)產(chǎn)后的首"智造"

2020年年初，天昱智造成功對(duì)接某船舶制造企業(yè)，負(fù)責(zé)為其提供泵噴推進(jìn)器槳葉。項(xiàng)目啟動(dòng)后不久遇新冠疫情，但在天昱智造首席科學(xué)家張海鷗的帶領(lǐng)下，整個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持"科研不按暫停鍵"，圍繞建模、參數(shù)優(yōu)化等開展了一系列研究工作。

自有序復(fù)工復(fù)產(chǎn)以來(lái)，天昱智造的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)便開啟了"駐扎車間"的工作模式，在短短15天內(nèi)，憑借"金屬3D'微鑄鍛'技術(shù)"，成功打印出泵噴推進(jìn)器槳葉。該槳葉選用不銹鋼316L原材料，成型尺寸達(dá)到直徑0.6米、高度1米、總重量160千克。 

天昱制造研發(fā)人員進(jìn)行設(shè)備調(diào)試

泵噴推進(jìn)器主要應(yīng)用于船舶等領(lǐng)域，是船舶航行的重要?jiǎng)恿ρb置，而槳葉作為泵噴推進(jìn)器重要組成部分，具有葉型不規(guī)則、葉片不等厚且漸變等特征，因此對(duì)制造提出了極高的要求。

運(yùn)用天昱智造核心技術(shù)打印出的泵噴推進(jìn)器槳葉，不僅破解了"復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)同步增減材復(fù)合制造"的難題，更實(shí)現(xiàn)了綠色制造。天昱智造首席科學(xué)家張海鷗表示："這次成功打印出的泵噴推進(jìn)器槳葉，生產(chǎn)周期較傳統(tǒng)方式縮短了50%，整體能耗節(jié)省近60%，真正實(shí)現(xiàn)了綠色高效的短制造流程。"

產(chǎn)品驗(yàn)收與測(cè)試結(jié)果顯示，天昱智造打印出的槳葉，在抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、沖擊韌性等力學(xué)性能上得到了大幅提升，制造精度差由以前的0.5mm提高到0.1mm。該產(chǎn)品有望為船舶航行提供更為強(qiáng)勁、穩(wěn)定的"中國(guó)動(dòng)力"。

泵噴推進(jìn)器示意圖，圖源網(wǎng)絡(luò)

02

金屬3D'微鑄鍛'技術(shù)

顛覆性原始創(chuàng)新

金屬零部件制造方式經(jīng)歷了三個(gè)主要發(fā)展階段——等材制造、減材制造和增材制造(又稱"金屬3D打印")，其中前兩個(gè)階段均屬于傳統(tǒng)制造領(lǐng)域。 

? 等材制造：通過(guò)鑄、鍛、焊等方式生產(chǎn)制造產(chǎn)品，材料重量基本不變，已有3000多年歷史。

? 減材制造：出現(xiàn)在工業(yè)革命后，是使用車、銑、刨、磨等設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行切削加工，以達(dá)到設(shè)計(jì)的形狀，距今也已有300多年的歷史。

? 增材制造：又稱金屬3D打印，誕生于上世紀(jì)90年代，與前兩類傳統(tǒng)方式截然不同，它是一種"自下而上"、通過(guò)材料累加的全新制造方法。也正是因?yàn)檫@一實(shí)現(xiàn)"從無(wú)到有"制造方法的問(wèn)世，讓受傳統(tǒng)方式制約而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造，從不可能變成可能。

天昱智造高品質(zhì)復(fù)雜形狀大型構(gòu)件微鑄鍛銑復(fù)合制造設(shè)備

雖然金屬3D打印已經(jīng)在傳統(tǒng)制造方式上取得了極大突破，但仍然存有"痛點(diǎn)"——一是沒(méi)有經(jīng)過(guò)鍛造，金屬抗疲勞性嚴(yán)重不足；二是制件性能不高，難免存在疏松、氣孔和未熔合等缺陷；三是大都采用激光、電子束為熱源，成本高昂。也正因?yàn)檫@些問(wèn)題的掣肘，金屬3D打印雖然在中小尺寸零部件制造中存在優(yōu)勢(shì)，但在大尺寸零件制造上仍然無(wú)法和大型鍛壓機(jī)相媲美，因此無(wú)法進(jìn)入大型復(fù)雜零件的高端應(yīng)用。

針對(duì)這一狀況，華中科技大學(xué)特聘教授、天昱制造首席科學(xué)家張海鷗帶隊(duì)潛心攻關(guān)，經(jīng)過(guò)二十年不懈努力，成功研發(fā)出"金屬3D'微鑄鍛'技術(shù)"，創(chuàng)造性地將金屬鑄造、鍛壓技術(shù)合二為一。該技術(shù)技術(shù)完全改變了傳統(tǒng)機(jī)械制造長(zhǎng)期依賴巨型鍛機(jī)、長(zhǎng)流程重污染的模式，不僅突破了現(xiàn)有3D打印金屬零件疲勞性能和可靠性難及鍛件的"卡脖"難題，也將過(guò)去必須由工業(yè)"大象"完成的任務(wù)，輕松交由智能化的工業(yè)"螞蟻"操作完成。

截至目前，天昱制造已憑借這一技術(shù)，成功與歐洲空中客車、美國(guó)GE、中國(guó)航發(fā)、中國(guó)商飛、中國(guó)鐵路、中國(guó)建筑等大型集團(tuán)及其所屬機(jī)構(gòu)合作開發(fā)了一系列高端金屬零部件。

天昱智造合作伙伴

當(dāng)今，航空航天、船、海洋工程、高鐵、汽車、石化、冶金等多項(xiàng)支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，都需要各種復(fù)雜的大型機(jī)械零部件；而傳統(tǒng)機(jī)械制造方式已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法滿足這些零部件的要求，甚至制約了部分先進(jìn)裝備制造的發(fā)展，制造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)變革和優(yōu)化升級(jí)勢(shì)在必行。金屬3D打印作為一項(xiàng)前沿性的先進(jìn)制造技術(shù)，已成為全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的重要推動(dòng)力。 

天昱智造成功打印出泵噴推進(jìn)器槳葉，是金屬3D打印"微鑄鍛"技術(shù)的又一次驗(yàn)證，也是該技術(shù)向開辟機(jī)械制造綠色新時(shí)代邁出的新步伐。