鍛造級的金屬3D列印技術，飛機廠商紛紛求合作，武漢天昱全球首創微鑄鍛

2017年6月，南極熊到訪位於武漢的天昱智造公司（武漢天昱智能製造有限公司），並參觀了其3000㎡金屬3D列印廠房。廠房內，屹立著兩台高達十幾米的大型金屬3D印表機，還有激光熔覆設備等，相當震撼。據了解，兩台大型金屬3D印表機為全球首創「智能微鑄鍛銑複合增材製造」設備，由其製造出來的金屬零部件，性能質量可達到鍛件水平，為12級超細晶粒，可以被稱為鍛造級的金屬3列印。

微鑄鍛銑金屬3D印表機

天昱智造公司由中鋼集團中鋼設備有限公司控股，是一家立足金屬3D 列印、金屬部件修復與再製造、工業智能系統等領域，集定製生產、設備研發、技術服務於一體，以承接國家和企業重大項目為主的高新技術企業。公司以全球首創「智能微鑄鍛銑複合增材製造」技術與設備為基礎，為用戶提供鍛件級別、大型金屬3D列印服務。當前，公司現有設備能列印的最大尺寸為5000×2000×1500mm，涵蓋小批量、打樣、後處理、工藝評定、熱製造過程分析、微觀組織分析等。

天昱智造相關技術人員介紹，「智能微鑄鍛銑複合增材製造」技術和設備由公司首席科學家、華中科技大學張海鷗教授及其團隊自主研發，將鑄、段、銑削「三合一」，用一台設備就能生產結實、耐磨的金屬產品成品，可直接應用，打破了3D列印行業存在的最大障礙，有望開啟人類實驗室製造大型機械的新篇章。

2017年3月份，「智能微鑄鍛銑複合增材製造」獲第45屆日內瓦國際發明展金獎和中國發明協會特別獎。早在今年1月份，空中客車（Airbus）和美國通用電氣公司（GE）與天昱智造達成了合作，在科研領域展開全面的研發。業內專家認為，該項技術使我國在3D列印技術的某些領域由「跟跑」開始進入「領跑」階段。中國3D列印雖然起步晚，處在探索的階段，但是圍繞「清華、華科、交大」形成的三足鼎立的局勢，使整個行業獲得巨大的加速度。

下面南極熊就來為你揭秘這項「鑄鍛銑合一，智能微鑄鍛銑複合增材製造技術」金屬3D列印技術。

傳統製造技術的局限性

1.鑄-鍛-銑分離

2.裝備巨大

3.流程複雜，周期長

4.高能耗、高污染

5.材料利用率低

常規金屬3D列印存在致命缺陷：一是沒有經過鍛造，金屬抗疲勞性嚴重不足；二是製件性能不高，難免存在疏鬆、氣孔和未熔合等缺陷；三是大都採用激光、電子束為熱源，成本高昂。所以常規金屬3D列印「中看不中用」，發展緩慢。正因如此，全球金屬3D列印行業一直處在「模型製造」和展示階段，無法進入高端應用。

而且，GE公司曾經認為：3D列印件難以達到鍛件同等性能要求。但是中國卻首先主導研發了「鑄鍛銑合一」先進技術，將引導未來智能製造技術的發展。

「智能微鑄鍛銑複合增材製造技術」技術原理

智能微鑄鍛銑複合製造技術融合3D列印、半固態快鍛、柔性機器人3項重大技術，將金屬鑄造、鍛壓、銑削技術合三為一，實現3D列印鍛態等軸細晶化、高均勻緻密度、高強韌、形狀複雜的金屬鍛件，全面提高製件強度、韌性、疲勞壽命及可靠性，全面解決世界性難題。

常規3D列印金屬零件的過程是列印算一層，鑄造算一層，鍛壓又一層，三者要分開依次進行，即前一個步驟完了，後一個步驟方可進行，中間還要騰出金屬冷卻的時間。智能微鑄鍛銑複合技術可以同時進行上述步驟，邊鑄邊鍛，銑削，列印完成即為成品。

鑄造、鍛壓、銑削合三為一，改革傳統製造技術，短流程綠色製造，一台設備替代原有的多工序長流程和多台大設備。

鑄鍛複合成形 45 號鋼熱處理後晶粒直徑約5μm，為12級超細晶粒度，傳統鍛件為7~8級

技術優勢

高性能可靠性：發揮難成形材料極限潛能；

高效率：熔積效率 5～15kg/h至大幾十kg/h；

低成本：熱源及絲材為激光和粉材的1/5～1/10，能量及材料利用率高。

技術創新

1.率先提出電弧微鑄軋複合直接成形高性能金屬零件的方法；

2.施加微區逐步鍛造機械力使熔積自由成形的半凝固/剛凝固區產生粘塑性變形；

3.面向高端部件極端服役條件和增材製造成形性。

和常規技術參數對比

2016年7月，張海鷗團隊列印出全球第一批鍛件，鐵路關鍵部件轍叉和航空發動機重要部件過渡段。專家表示，這種新方法製件強度和塑性等性能及均勻性顯著高於自由增材成形，並超過鍛件水平，將為航空航天高性能關鍵部件的製造提供我國獨創國際領先的高效率、短流程、低成本、綠色智能製造的前瞻性技術支持。

、

45＃發動機過渡段

45＃發動機過渡段力學性能檢測結果

包括原國家航空航天部部長林宗棠在內的多位專家建議，在《中國製造2025》重大專項中列入此項技術，同時重點推動該技術與裝備在航空航天、先進兩機、核電、艦船、高鐵等重點支柱領域的應用，讓這一技術首先提高我國的製造能力與國防實力，將技術優勢變為競爭實力，成為實現先進位造領域「中國夢」的國之重器、戰略推手。開闢機械製造史上前所未有的綠色時代。

如果感興趣，可申請加入「南極熊之金屬3D列印微信群」。

溫馨提示：99元，《2017年中國3D列印格局》白皮書正式發布

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