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技術起源創新路
上世紀90年代,張海鷗教授就開始鉆研金屬3D打印,起步階段用的是激光熔化粉末的路子,結果做出來的零件強度弱得不行,缺陷一大堆,基本沒法用上實際裝備。團隊沒灰心,轉而琢磨怎么把鍛造的精髓摻進去,用電弧熱源和普通焊絲替換昂貴的激光和粉末,成本一下子降了不少。
2009年,國家數控機床重大專項一啟動,張海鷗就把精力全撲上去,帶著團隊反復試驗,調整參數,逐步把鑄造、鍛壓和銑削三步合成一步。2013年,第一批小樣件出來了,證明邊打印邊錘擊能細化晶粒,消除氣孔裂紋,零件韌性強度直逼傳統鍛件。
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接著三年,2016年整臺設備問世,能在一臺機器上完成過去整條生產線的事,占地小,能耗低,還不用工人費勁干重活。材料利用率從原來的十分之一躥到九成以上,生產周期從幾個月縮到幾天,成本更是砍到幾分之一。這技術不光省錢省力,還能打印出內部帶復雜冷卻通道的結構,傳統方法根本玩不轉。
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國外搞金屬3D打印大多還停在打印完再單獨鍛造的階段,性能落后咱們兩代。中國在這塊實現自主可控,擺脫了進口依賴,尤其在大型鈦合金零件上,徹底翻身。團隊從早期失敗堆積如山,到后來設備穩定輸出,靠的就是一步步積累,沒走捷徑。
技術核心在于高頻錘擊熔化金屬液,讓晶粒微米級細化,氣孔裂紋幾乎絕跡。擴展到高溫合金、鋁合金、鋼、鎂合金,打印速度和精度不停提升。國家層面看,這不亞于光刻機在芯片領域的地位,卡住的是航空航天、兵器核電的核心部件。
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過去全球就少數國家壟斷大鍛模,中國得花大價錢進口,現在自己想怎么打印就怎么打印,設計自由度高,穩定性強。團隊堅持二十多年,從實驗室小打小鬧到工業應用,硬是把這項王牌技術握在手里。國外企業一聽風聲,坐不住了,開始上門談合作,但中國這邊立場堅定,核心技術不外賣。這技術低調卻關鍵,讓中國在裝備制造上多了一張底牌。
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美購三拒禁令嚴
技術一成熟,2018年通過工信部鑒定,九位院士給出國際首創、領先的評價。消息傳出,美國航空航天企業馬上行動,三次派人到武漢求購。從第一次8億元出價,到第二次20億元左右,再到第三次超過30億元,每次價格翻倍,但張海鷗團隊一口回絕,沒松口。
美方想通過高價拿到設備和技術,改善自家制造短板,可中國清楚這關乎國家安全,賣了等于自斷臂膀。求購失敗后,國家層面直接出手管制。
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2020年8月,商務部和科技部聯合把鑄鍛銑一體化金屬3D打印關鍵技術列入禁止出口目錄,編號183506X,明確核心工藝和技術參數不準輸出。2023年目錄修訂,控制要點更細化,范圍收緊,確保不漏一絲風聲。
到了2025年,管制還在加強,7月有新動作,進一步細化限制,避免任何形式的出口。這不是小題大做,而是因為技術太關鍵,能顛覆飛機火箭制造方式,美國要是拿到,平衡就破了。中國立場明確,核心技術必須自握,不能讓外部壓力動搖。
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美方三次碰壁,暴露了他們在大型金屬零件制造上的弱點,過去壟斷慣了,現在輪到中國卡脖子。禁止出口不是封閉,而是保護自主創新成果,讓技術為國家服務。
國外還在追傳統路線,沒趕上中國這一體化思路,差距拉大。中國不賣技術,不是不合作,而是戰略需要,維護長遠利益。這事也提醒大家,科技自主多重要,靠買永遠被動,得自己掌握命脈。美購三拒,禁令一出,技術牢牢鎖在國內,推動本土產業升級。
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應用擴展前景廣
技術落地后,迅速用在實際裝備上。殲-20的鈦合金大隔框、長征火箭的儲箱大環件、C919的主起落架支柱、衛星大型支架,全都批量生產,性能可靠。國內已交付五百多臺設備,最大成型尺寸12米×4米×3米,新一代超大設備甚至打印重型運載火箭整體箭體結構段。
技術從鈦合金擴展到多種材料,打印速度更快,精度更高,滿足快速迭代需求。中國在航空航天領域實現徹底自主,不再卡在進口瓶頸。核電裝備也受益,核心部件制造更高效。國外沿用激光選區熔化,打印后還得鍛造,效率低性能差,中國領先優勢明顯。
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技術迭代不停,國家保護下,外部制裁無效。中國硬實力就體現在這,核心技術自有,底氣十足。未來,新飛機新火箭性能提升,很大程度靠這項技術支撐。國內產業鏈完整,裝備制造上臺階,世界看到中國科技自主力量。應用范圍廣,前景無限,中國在這一塊繼續領跑。
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