武汉华科团队历经10年成功研发铸锻铣3D打印新工艺技术

lydiazhang 2016-12-17 11:30:49

武汉华中科技大学该团队历经近10年的时间，围绕3D打印金属零件成本高、金属组织呈枝／柱状晶型，产品性能跟不上传统的锻造产品等劣势因素展开研究。一改金属铺粉、激光熔化增材的传统3D打印制造方法，最近成功研究出用金属丝“电弧熔化打印增材＋半固态快锻＋铣削加工”为一体的“铸锻铣3D打印新工艺技术”。

此工艺加工的金属零件可获得呈等轴状晶型的晶粒组织，性能大幅提高，克服了3D打印金属零件无法达到高强韧性的缺点。试验制成的TC4样块，经室温拉伸性能测试，断裂延伸率为14％，冲击韧性值为59，其抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击韧性分别超过传统锻件的6．9％、6.8％、40％、59％。此项技术用电弧熔化金属丝制造的金属产品质量等同或优于传统锻造产品，突破了3D打印不能获得锻造组织的瓶颈，变革传统锻造大型锻件必须依赖巨型锻机、长流程、长周期，高耗能、高耗材的传统制造模式。实现铸锻铣加在线检测全过程数字化流程智能控制的新时代，整个工艺过程制造的零件成本比传统3D打印技术大幅度降低。其中，使用的原料材为常规产品，成本比3D打印专用粉也大幅度降低，这为3D打印工艺技术的推广使用带来了质的飞跃，将开创3D增材技术实际应用的新天地。据悉，该技术水平目前已超过日本。并于2016年9月14日被央视《朝闻天下》栏目新闻报道。

目前该科研团队设计制造的多款“铸锻铣”一体机已投入使用，他们打印生产的高铁辙叉贝氏体钢叉已交付使用，“铁道辙叉贝氏体钢自由增材成型一体机”已定型生产。航空大型承力多功能复杂材料零件、变向变径变厚中空不锈钢螺旋管，复合制造航空发动机钛合金零件，复杂的新建筑钢构多节点（11个节点）接头等产品的打印生产均已实现。

该项铸锻铣（增量／等量／减量）合一技术，有望开辟一台设备的绿色智能制造锻件的新的历史。因是制造业顶层变革，将带来包括设计、材料、工艺、检测、控制、装备一系列制造要素的变革，形成具有中国特色的短流程、绿色智能制造新技术群和产业群，改变西方制造占统治地位的现状，促进我国军民企业的转型，意义十分重大。

该项科研成果具有极好的实用性，此工艺技术将推动3D打印在多个行业的使用，一改此前3D打印工艺技术对球形金属粉末的需求。因3D打印用金属球形粉末制取难度很大，成本极高，1kg球形钛粉售价2000元左右，极大地制约了用球形粉3D打印制造的产品推广。该调研组认为，应该让更多投资3D打印专用球形粉末研发生产的企业了解到此项新工艺，认识到将来3D打印使用的金属原材料不会局限于球形粉末，要及时调整思路，谋划好企业的长远发展。