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經(jīng)過(guò)十幾年努力,華中科技大學(xué)史玉升科研團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)成形空間為1.2米×1.2米、基于粉末床的激光燒結(jié)快速制造裝備。據(jù)介紹,這是目前世界上最大成形空間的快速制造裝備。
專家表示,這一裝備與工藝的開發(fā)表明,我國(guó)快速制造技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位,這也是我國(guó)在先進(jìn)制造領(lǐng)域的一項(xiàng)新突破。
基于粉末床的激光燒結(jié)快速制造技術(shù)也叫選擇性激光燒結(jié)成形技術(shù),是一種廣泛工業(yè)化應(yīng)用的快速制造技術(shù)。其原理是將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出的復(fù)雜零部件分解成若干層平面數(shù)據(jù),然后用激光把金屬、陶瓷、塑料、砂等粉末材料按平面數(shù)據(jù)燒結(jié),形成一個(gè)平面形狀,再通過(guò)層層累積疊加,像植物生長(zhǎng)般一次性整體成形。
由于這項(xiàng)技術(shù)將多維制造變?yōu)楹?jiǎn)單的由下至上的二維疊加,大大降低了設(shè)計(jì)與制造的復(fù)雜度,甚至可以制造傳統(tǒng)方式無(wú)法加工的奇異結(jié)構(gòu),如封閉內(nèi)部空腔、多層嵌套等,是最具發(fā)展前景的快速制造技術(shù)之一。據(jù)了解,從1991年開始,華中科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開始快速制造技術(shù)研發(fā)工作,2002年開發(fā)出工作面為0.5米×0.5米的裝備,超過(guò)了當(dāng)時(shí)代表國(guó)際最先進(jìn)水平的美國(guó)3D系統(tǒng)公司;2005年研制出了工作面達(dá)1米×1米的裝備,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)外同類裝備。隨后,史玉升研究團(tuán)隊(duì)在“大工作面粉床預(yù)熱溫度場(chǎng)均勻控制裝置及方法”和“高強(qiáng)度大型激光燒結(jié)制件的粉末材料制備及成形工藝”等影響大型復(fù)雜制件整體成形的關(guān)鍵技術(shù)方面取得了突破,研制成功工業(yè)級(jí)的1.2米×1.2米快速制造裝備,這是世界上最大成形空間的此類裝備,超過(guò)德國(guó)EOS公司最大成形空間0.73米×0.38米和美國(guó)3D系統(tǒng)公司0.55米×0.55米的同類產(chǎn)品,使我國(guó)在快速制造領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
這項(xiàng)技術(shù)與裝備的研發(fā)解決了新產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)、成本高、市場(chǎng)響應(yīng)慢、柔性化差等問(wèn)題,尤其適合動(dòng)力裝備、航空航天、汽車等高端產(chǎn)品上關(guān)鍵零部件的制造。如空心渦輪葉片、渦輪盤、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋,企業(yè)一旦擁有此技術(shù),其產(chǎn)品更新?lián)Q代能力明顯改善,競(jìng)爭(zhēng)力可以顯著提高。
據(jù)悉,已有200多家國(guó)內(nèi)外用戶購(gòu)買和使用這項(xiàng)技術(shù)及裝備,為我國(guó)關(guān)鍵行業(yè)核心產(chǎn)品的快速自主開發(fā)提供了有力手段。我國(guó)一些鑄造企業(yè)應(yīng)用該技術(shù)后,將復(fù)雜鑄件的交貨期由傳統(tǒng)的3個(gè)月左右縮短到10天左右,我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商將大型六缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋砂芯研制周期由傳統(tǒng)方法的5個(gè)月左右縮短至一周左右。2010年該技術(shù)被歐洲空客公司(Airbus)等單位選中,聯(lián)合承擔(dān)了歐盟框架七項(xiàng)目,用于輔助航空航天大型鈦合金整體結(jié)構(gòu)件的快速制造。
華中科技大學(xué)材料學(xué)院副院長(zhǎng)史玉升教授表示,開發(fā)大成形空間的激光快速制造技術(shù)與裝備是國(guó)際先進(jìn)制造領(lǐng)域的一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)方向,也是決定快速制造技術(shù)走向工業(yè)化應(yīng)用的難點(diǎn)之一。他說(shuō),快速制造技術(shù)最大優(yōu)勢(shì)是可以擴(kuò)大人類的創(chuàng)意空間,加速工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)的步伐,但目前國(guó)內(nèi)工業(yè)界對(duì)其了解不夠,其應(yīng)用前景還有待進(jìn)一步開發(fā)。
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