产业气象站|华科大张海鸥“微铸锻”金属3D打印再获重大应用 2020年7月

【产业气象站|华科大张海鸥“微铸锻”金属3D打印再获重大应用】2020年7月，南极熊了解到，近日，华中科技大学张海鸥团队历时十余年研发的金属3D打印“微铸锻”技术相继成功应用于大型泵喷推进器桨叶、新型高炉风口等大型复杂零件及高端材料制造中，充分证明了金属3D打印“微铸锻”这一原创短流程绿色制造技术的巨大市场潜力和广泛应用前景。

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（生产现场的张海鸥、王桂兰教授夫妇）

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（微铸锻同步制造设备）
金属3D打印“微铸锻”技术破解复杂大型零件制造“卡脖难题”
金属3D打印“微铸锻”技术一次性制造成功大型泵喷推进器桨叶，该桨叶选用不锈钢316L原材料，成型尺寸达到直径0.6米、高度1米，总重量160千克，破解了在复杂曲面构建上同时进行打印增材、等材变形与铣削减材在同一装备上集成制造的“卡脖难题” 。
泵喷推进器主要应用于潜艇军事、船舶重工等领域，是船舶航行的重要动力装置。通过金属3D打印“微铸锻”技术制造成功的大型泵喷推进器桨叶通过验收与测试，制造周期相比传统方式缩短了2/3 ，构件的力学性能得到了大幅度提升，制造精度差由以前的0.5mm提高到0.1mm ，没有检测到铸造缺陷如气孔、裂纹等。

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（泵喷推进器示意图，图源网络）
“我们将原先需要8万吨力才能完成的动作，降低到八万分之一，也就是不到1吨的力即可完成，同时一台设备完成了过去诸多大型设备才能完成的工作，绿色又高效。 ”张海鸥介绍。
生产设备功率只需50千瓦，单位时间能耗为巨型压机的千分之二，金属3D打印“微铸锻”完全改变了传统机械制造长期依赖巨型锻机、长流程重污染的模式，不仅突破了现有3D打印金属零件疲劳性能和可靠性难及锻件的“卡脖”难题，也将过去必须由工业“大象”完成的任务，轻松交由智能化的工业“蚂蚁”操作完成。
“金属3D打印“微铸锻”不仅实现了大型泵喷推进器桨叶绿色高效的短制造流程，还显著提高了材料的疲劳寿命和可靠性，为船舶航行提供更为强劲、稳定的“中国动力”张海鸥介绍。

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(张海鸥团队研发人员进行设备调试）
金属3D打印“微铸锻”技术是高端材料制造升级“杀手锏”
金属3D打印“微铸锻”技术还在近日由中国宝武武钢集团有限公司（简称“武钢”）成功应用于高炉风口制造，经检验,该新型高炉风口耐磨性大幅提高，抗热震性能远优于传统等离子喷涂工艺，风口使用寿命较传统方法提高5倍以上，产生了重大经济效益。

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（高炉风口强化前后形貌对比）
武钢副总经理、原炼铁厂厂长陆隆文介绍，因为新型梯度功能复合材料“高炉风口”的使用寿命长，大大减少了停炉更换风口的时间，有效提高了设备利用率和生产效率，经济效益显著。经初步估算，使用寿命较传统产品提高5倍以上，节约的风口购置成本及更换导致的停炉效益共计约3027万元。
高强韧高可靠锻件是高端装备在恶劣工况下顺利运行的根本保证，其高品质短流程绿色制造技术是各强国可持续发展的战略制高点。在航天航空领域，高端零件的工况同样十分恶劣，需要极高的耐腐蚀性和耐热性，这与高炉风口的工况有一定类似性。