华中科大成功开发出世界最大激光快速制造装备

2011-11-30 15:04 来源: 新华网
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  经过十几年努力,华中科技大学史玉升科研团队成功开发成形空间为1.2米×1.2米、基于粉末床的激光烧结快速制造装备。据介绍,这是目前世界上最大成形空间的快速制造装备。

  专家表示,这一装备与工艺的开发表明,我国快速制造技术处于国际领先地位,这也是我国在先进制造领域的一项新突破。

  基于粉末床的激光烧结快速制造技术也叫选择性激光烧结成形技术,是一种广泛工业化应用的快速制造技术。其原理是将计算机设计出的复杂零部件分解成若干层平面数据,然后用激光把金属、陶瓷、塑料、砂等粉末材料按平面数据烧结,形成一个平面形状,再通过层层累积叠加,像植物生长般一次性整体成形。

  由于这项技术将多维制造变为简单的由下至上的二维叠加,大大降低了设计与制造的复杂度,甚至可以制造传统方式无法加工的奇异结构,如封闭内部空腔、多层嵌套等,是最具发展前景的快速制造技术之一。

  据了解,从1991年开始,华中科技大学研究团队开始快速制造技术研发工作,2002年开发出工作面为0.5米×0.5米的装备,超过了当时代表国际最先进水平的美国3D系统公司;2005年研制出了工作面达1米×1米的装备,远远超过国外同类装备。随后,史玉升研究团队在“大工作面粉床预热温度场均匀控制装置及方法”和“高强度大型激光烧结制件的粉末材料制备及成形工艺”等影响大型复杂制件整体成形的关键技术方面取得了突破,研制成功工业级的1.2米×1.2米快速制造装备,这是世界上最大成形空间的此类装备,超过德国EOS公司最大成形空间0.73米×0.38米和美国3D系统公司0.55米×0.55米的同类产品,使我国在快速制造领域达到世界领先水平。

  这项技术与装备的研发解决了新产品开发周期长、成本高、市场响应慢、柔性化差等问题,尤其适合动力装备、航空航天、汽车等高端产品上关键零部件的制造。如空心涡轮叶片、涡轮盘、发动机排气管、发动机缸体和缸盖,企业一旦拥有此技术,其产品更新换代能力明显改善,竞争力可以显著提高。

  据悉,已有200多家国内外用户购买和使用这项技术及装备,为我国关键行业核心产品的快速自主开发提供了有力手段。我国一些铸造企业应用该技术后,将复杂铸件的交货期由传统的3个月左右缩短到10天左右,我国发动机制造商将大型六缸柴油发动机的缸盖砂芯研制周期由传统方法的5个月左右缩短至一周左右。2010年该技术被欧洲空客公司(Airbus)等单位选中,联合承担了欧盟框架七项目,用于辅助航空航天大型钛合金整体结构件的快速制造。

  华中科技大学材料学院副院长史玉升教授表示,开发大成形空间的激光快速制造技术与装备是国际先进制造领域的一个竞争方向,也是决定快速制造技术走向工业化应用的难点之一。他说,快速制造技术最大优势是可以扩大人类的创意空间,加速工业产品设计与开发的步伐,但目前国内工业界对其了解不够,其应用前景还有待进一步开发。