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姚建華:邁向“智造”的途中 3D打印技術(shù)突破瓶頸



2016年12月14日 10:13機(jī)床商務(wù)網(wǎng)點(diǎn)擊:5015

  【中國機(jī)床商務(wù)網(wǎng) 專家學(xué)者】智能制造在中國,尤其在制造業(yè)發(fā)達(dá)的東部沿海地區(qū),正處于的加速發(fā)展階段。從工業(yè)3.0到工業(yè)4.0的不僅是一次工業(yè)革命,更是一次科技革命。浙江有著數(shù)十萬家企業(yè)、科研機(jī)構(gòu),在邁向“智造”的途中,無數(shù)精彩的故事正在發(fā)生......
 
  激光技術(shù)作為20世紀(jì)能夠與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)齊名的四項(xiàng)重大發(fā)明之一,走過了50多年的快速發(fā)展歷程,對人類社會發(fā)展產(chǎn)生了重要的作用與影響。“激光打印”“激光切割”“激光手術(shù)”……這些詞對于大多數(shù)人來講并不陌生。隨著科技日漸發(fā)展,激光技術(shù)被廣泛運(yùn)用到生活、生產(chǎn)、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域,并發(fā)揮著巨大的作用。
 
邁向“智造”的途中 3D打印技術(shù)突破瓶頸

 
邁向“智造”的途中 3D打印技術(shù)突破瓶頸

 
邁向“智造”的途中 3D打印技術(shù)突破瓶頸

 
  多年潛心研發(fā)把實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力
 
  先進(jìn)制造技術(shù)與裝備是浙江工業(yè)大學(xué)“重中之重”學(xué)科,姚建華教授于1993年進(jìn)入浙江工業(yè)大學(xué)從事教學(xué)科研工作,長期從事激光加工與制造技術(shù)方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,致力于先進(jìn)激光制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用及裝備制造技術(shù)的發(fā)展。
 
邁向“智造”的途中 3D打印技術(shù)突破瓶頸

 
  作為浙江省激光制造裝備協(xié)同創(chuàng)新中心執(zhí)行主任的他,把激光加工技術(shù)應(yīng)用性研究和激光表面改性技術(shù)作為主攻和特色研究方向,作為完成人獲得國家科技進(jìn)步二等獎、中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎和浙江省科學(xué)技術(shù)獎一等獎,把實(shí)驗(yàn)室研究水平帶到了國內(nèi)前列。而今,在國家自然科學(xué)基金—浙江“兩化融合”基金的推動下,姚建華團(tuán)隊(duì)提出了“基于超音速激光沉積的金屬增材制造技術(shù)基礎(chǔ)研究”,將目光瞄準(zhǔn)了“超音速冷噴涂+激光技術(shù)”這種新型的3D打印技術(shù)。
 
  加強(qiáng)國際合作3D打印技術(shù)跨躍一“大步”
 
  3D打印制造技術(shù),成為新一代激光制造的主要趨勢,在不斷地改變著傳統(tǒng)的制造模式,將人類的奇思妙想快速打印成為實(shí)物。姚建華說,目前課題組在國際上提出將超音速冷噴涂沉積與激光技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)金屬3D打印的觀點(diǎn)。為了更快、更好地將其應(yīng)用于生產(chǎn)中,在前期基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)上,協(xié)同創(chuàng)新中心還加快了國際合作的步伐。
 
邁向“智造”的途中 3D打印技術(shù)突破瓶頸

 
  通過引進(jìn)技術(shù)和海外智力,實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,在前期研究的基礎(chǔ)上,協(xié)同創(chuàng)新中心聯(lián)合劍橋大學(xué)等國內(nèi)外團(tuán)隊(duì),通過對超音速動量場與高能激光束溫度場等多能量場耦合關(guān)系、沉積層顆粒和沉積層之間的固態(tài)結(jié)合機(jī)理以及增材制造形成過程中缺陷及應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)制等科學(xué)問題的研究,獲得實(shí)現(xiàn)增材制造必須的工藝及質(zhì)量控制方法,打破現(xiàn)有金屬零部件增材制造技術(shù)瓶頸,終利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝備關(guān)鍵零部件的率、高品質(zhì)、低成本智能化增材制造,為浙江乃至全國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
 
  突破三大難題為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供技術(shù)支撐
 
  據(jù)姚建華教授介紹,裝備制造是浙江省和國家未來發(fā)展的重要方向,但目前我國存在基礎(chǔ)研究薄弱、先進(jìn)制造手段缺乏、制造過程能耗大等問題,嚴(yán)重制約了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。增材制造(3D打印)成為實(shí)現(xiàn)這一突破的關(guān)鍵技術(shù),然而由于存在著效率低、成本高及質(zhì)量難以控制三大難題,成為現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸。為加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研用”,姚建華團(tuán)隊(duì)將3D打印與超音速冷噴涂技術(shù)創(chuàng)新融合,提出了超音速激光沉積技術(shù)結(jié)合冷噴涂和激光熔覆的各自優(yōu)勢,具有沉積效率高、溫度低、成本低、性能高等優(yōu)點(diǎn),是一種潛力的新型金屬增材制造技術(shù)。
 
邁向“智造”的途中 3D打印技術(shù)突破瓶頸

 
  在實(shí)驗(yàn)室里,姚建華指著一個(gè)葉片向記者介紹道,“就以汽輪機(jī)葉片為例,這項(xiàng)技術(shù)可以讓它的防水蝕能力實(shí)現(xiàn)突破。”具備高度防水蝕的汽輪機(jī)葉片在國際市場上單價(jià)賣到2—3萬歐元,相當(dāng)于一臺奧迪車的價(jià)格,而國內(nèi)一個(gè)百萬發(fā)電機(jī)組里面就需要用到1000多個(gè)不同型號的葉片。隨著使用時(shí)間的增加,葉片迎風(fēng)的部位會出現(xiàn)破損,這勢必要讓發(fā)電機(jī)組停機(jī)后進(jìn)行維修或者葉片的更換。但是有了新型金屬增材制造技術(shù)后,這一現(xiàn)象就能得到根本改觀。一方面,對現(xiàn)有葉片的維修成本能夠大大降低,將破損的葉片用強(qiáng)度更高的材料進(jìn)行金屬3D打印即可修復(fù);另一方面,在全新葉片的制造過程中,除了運(yùn)用激光表面強(qiáng)化外,在關(guān)鍵部位能夠用強(qiáng)度更高的材料進(jìn)行一體化打印制造,極大地提升葉片的使用壽命,預(yù)計(jì)用新型增材制造技術(shù),其效率和性能比目前單一的激光3D打印至少增加數(shù)倍,而且成本不增反降。
 
  姚建華團(tuán)隊(duì)將不斷推動科研成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化,用科技創(chuàng)新驅(qū)動浙江省經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級,為浙江乃至全國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
 
  (原標(biāo)題:邁向“智造”的途中 3D打印技術(shù)突破瓶頸)
(本文來源:頭條號/創(chuàng)新浙江)

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