张海鸥：制造模式的创新—超短流程绿色智能制造中国模式

阅读前请先思考以下几个问题：
1、中国制造是否需要发展模式创新？
2、超短流程绿色智能制造的技术路线是什么？
3、超短流程绿色智能制造的模式有哪些特点？

张海鸥，华中科技大学二级教授、博士生导师，数字制造装备与技术国家重点实验室金属3D打印学术带头人，中国增材制造产业联盟学术委员会委员。武汉天昱智能制造有限公司首席科学家。张海鸥教授主导研发的高端锻件微铸锻复合增材制造技术，成功制造出世界首批3D打印锻件，该技术为全球首创，获2017年日内瓦国际技术发明展金奖，中国发明协会特别奖。已获中国和美国发明专利授权。多年来，团队在张海鸥教授的领导下，主持完成总装预研、军品配套重点项目、国家863计划、国家自然科学基金及其它纵向项目等30多项课题，在Journal of Applied Physics、Power Sources、Thin Solid Films、Surface and Coating Technology、Rapid Prototyping Journal、Journal of Materials Processing、《中国科学》等国内外权威和核心杂志上发表论文300余篇。获国家发明专利18项、软件著作权2项。其中“智能微铸锻铣复合制造”技术与装置获得中国和国际发明专利，是我国独创的、国际领先的大型高端金属复杂锻件优质高效低成本增材制造技术。

创新一定要瞄准最顶层，制造的顶层就是制造方法，如果顶层创新就有可能开辟一条新的技术路线，整个推翻原来的技术方向或技术手段等等，这就是比较重大的创新，有可能改变我国在制造技术上紧跟欧美技术的传统路线。

铸锻是所有高端装备里高端零件制造需要的技术。铸锻有很多年的历史，自古以来先铸后锻，铸、锻分步。古代打造宝剑是将金属熔化成铸坯，后经反复锻打消除疏松、气孔等铸造缺陷、细化品粒，强韧性同时提高成为铸件，反复“趁热打铁”，最后得到“削铁如泥”的宝剑。

用大型机械代替手工的现代铸锻是一个非常长的流程，金属熔化、自由锻、模锻，一个起落架要经过四次的自由锻及四次的模锻。这之间要反复加热，复杂的零件还需要首先分成几个简单的零件，然后再拼焊起来，经过加工，最后得到一个复杂的零件，制造周期非常长，制造设备也需要很多。

现有制造模式瓶颈

传统制造模式的瓶颈
铸锻焊铣分离：依赖重型装备，流程长，材料去除量大，耗材耗能重污染，是非绿色铸锻。

3D打印模式的瓶颈
有铸无锻：性能及可靠性难及铸件，抑制变形和破裂难度大，是介于铸造和锻造之间优质绿色的铸造。美国GE公司认为3D打印是不能打造锻件的。

中国创新制造模式—微铸锻铣合一制造
发明微铸锻铣合一超短流程制造锻件新方法，有望少或不用巨型锻机及反复锻造、热处理，是省材的绿色的制造模式。

微铸锻铣复合成形工艺效果
微铸锻铣复合成形工艺之后得到的12级锻态超细等轴晶是均匀细小的等轴晶，和传统锻造的等轴晶是不同的，晶体更加细小，强韧性是同时可以得到提高。微铸锻复合工艺的性能总体和传统锻造相比，强度有大的提高，特别是在伸长率、收缩率和冲击韧度等数据上有很大的提高。

Cranfield大学提出：“要将电弧熔积及锻轧集成至一台三轴数控机上，开始尝试成形零件，但这将是个挑战。

本团队已经赢得了挑战，并在其之前申请了国际专利。

张海鸥教授领导的团队发明的微铸锻铣合一技术具有技术独创与领先性，在《Wohlers Report2017》发布了此项技术，并开发了全球首创的微铸锻铣合一的制造装备。目前新的应用领域上有：超高强钢起落架、发动机涡轮后机匣、钛合金吊挂盒段、核能水泵壳体、太空密封舱及泵喷推进器等等，这些项目的完成完全可以奠定中国在这项技术上处于世界领先地位。

微铸锻铣合一技术的展望
1、改变了传统制造依赖大型锻压机、长流程的历史，实现了“铸锻合一，趁热打铁”，突破不能3D打印锻件的瓶颈；
2、用1台设备、金属丝及很小压力得到锻件，节能90%，实现单机轻载，节能省材的绿色制造。
3、实现锻造铣全过程数字化制造，创立中国领先的超短流程绿色智能制造新模式。
4、将成为“中国制造2025”的标杆成果，带来从设计、材料、工艺、检测、装备等各种要素的变化，形成新的技术、产业和市场群，促进传统工业转型，是中国超越西方的战略机遇。

来源：数字维创