武汉天昱展出“高性能大型金属构件熔锻铣复合增材制造设备”升级版

Formnext 2019
2019
11/27
17:52
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2019年11月19,目前全球规模最大的3D打印专业展会FORMNEXT在德国法兰克福举行,全球超800家3D打印厂商参展,中国展商超70家。为了满足中国数十万熊友对全球3D打印发展最新情况的了解,南极熊作为FORMNEXT2019中国战略合作专业媒体,在展会现场进行报道。
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△武汉天昱展位

在本次展会,武汉天昱首次在海外展出了“高性能大型金属构件熔锻铣复合增材制造设备”升级版,并且展示数十种3D打印样件,并将实物展示三种3D打印样件,包括高温合金机匣、钛合金样件、铝合金泵组壳体等,为航空航天、船舶等行业用户展示一站式3D打印解决方案及高品质全产业链客户服务体系。

在本次展会,武汉天昱智能制造展出“高性能大型金属构件熔锻铣复合增材制造设备”升级版,该升级设备是针对大型飞机、航空发动机、航天等高端装备对大型钛合金、高温合金、铝合金的高效率、高性能、高精度需求而研制的,集成等离子弧/电弧高效率增材成形、高性能柔性微区锻造、高精度材料去除加工、高纯净大型密闭惰性气氛保护、过程在线监控、质量在线检测、组织性能在线调控等多种技术。

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△熔锻铣复合增材制造设备

技术特点和优势
高性能大型复杂关键金属构件传统制造因铸造、锻造、机械加工分离、严重依赖重型加工设备、工序多流程长、耗材耗能重污染;而常规增材制造因缺失锻造,导致组织不均匀、性能各向异性、力学性能难及锻件水平;因缺失机械加工导致复杂构件尺寸精度及表面质量不足、冶金缺陷难以控制。
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针对上述瓶颈问题,天昱智造团队发明了“高性能大型金属构件熔锻铣复合增材制造技术”,在高效等离子弧/电弧熔丝增材成形过程中,对刚凝微区同步施加连续小压力锻造,对刀具可达性差、干涉严重的表面和存在冶金缺陷的区域开展机械铣削加工,解决了宏微观组织细化、力学性能均匀一致、冶金缺陷受控、变形与残余应力减小、尺寸精度及表面质量改善等关键技术问题,实现了高性能大型金属构件在同一平台、同一工位上的增-等-减材高效高精度超短流程复合制造。

熔锻铣复合增材制造的锻造压力不到传统万吨锻压机0.01%,制造周期缩短60%、能耗减少90%、成本降低30%。天昱制造应用该技术开发了成套系列装备,成形尺寸达5 m×3 m×2 m,成形效率≥1000cm3/h,尺寸精度±1mm/m,表面粗糙度Ra≤6.3μm,创制了现有技术难以得到的无织构12 级均匀超细等轴晶,钛合金、高温合金、超高强钢等典型航空材料力学性能全面超越铸件,达到锻件水平。

相比选择性激光熔化(SLM)、电子束熔融(EBM)等面向小型复杂功能性结构的粉末床熔融(PBF)增材制造技术,熔锻铣复合增材制造技术主要面向高性能大型复杂关键承力金属构件。

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△高温合金机匣
相比激光金属沉积(LMD)、电子束熔丝成形(EBF3)、电弧熔丝成形(WAAM)等其他面向大型金属构件的定向能量沉积(DED)增材制造技术,熔锻铣复合制造技术具备如下优势:

(1)与LMD相比:熔锻铣复合增材制造的成形效率约为其5~10倍,热源等离子弧/电弧和原材料丝材价格是同功率激光和同牌号粉材的1/3~1/5,设备建设及运行成本较低,能量利用率及材料利用率达到80%以上,增材不易产生未熔合、裂纹等冶金缺陷,高塑性高韧性高疲劳性能,各向力学性能均匀一致,全面超越铸件,达到锻件水平。
(2)与EBF3相比:熔锻铣复合增材制造的成形效率与其相当,热源等离子弧/电弧价格约为同功率电子束的1/5~1/10,设备建设及运行成本较低,除钛合金等易氧化材料外,成形腔无需惰性气氛密闭保护,不受电子束所需真空室尺寸条件的限制,增材组织细小均匀,无粗大的柱状晶,高强度高塑性,化学元素无损失,无需特制丝材。
(3)与WAAM相比:熔锻铣复合增材制造同步复合等材微区锻造技术,可实现宏微观组织的均匀细化,力学性能的改善,残余应力的减轻;减材铣削的融合,可实现难加工区域的可达加工,冶金缺陷的及时处理,表面质量的改善、尺寸精度的控制。

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△张海鸥教授在展会现场

在展会现场,南极熊看到了武汉天昱智能制造实物展示三种3D打印样件,包括高温合金机匣、钛合金样件、铝合金泵组壳体等,为航空航天、船舶等行业用户展示一站式3D打印解决方案及高品质全产业链客户服务体系。

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△钛合金样件

产品服务
武汉天昱智能制造有限公司可为大型飞机、航空发动机、航天、船舶等领域提供高性能大型关键金属构件及其增材制造成套装备。近年来,已为中国商用飞机有限责任公司、中国航空工业集团611所、西安飞机工业(集团)有限责任公司、中国航发动力股份有限公司、中国航天科技集团五院、武昌船舶重工集团有限公司、中国船舶重工集团725所等提供钛合金承力构件、某型号新型钛合金构件、复合材料蒙皮模具、某型号燃气轮机过渡段、某新型铝合金舱体结构、船用空间曲面部件、激光/电弧复合增材制造装备。上述产品,全部达到或局部超过规定技术指标,用户反馈良好,取得了重大社会效益和显著经济效益。
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△武汉天昱展位

武汉天昱智能制造
武汉天昱智能制造有限公司是一家主营金属3D打印、零部件修复与再制造、工业智能制造系统定制等业务的高新技术企业。公司成立于2015年5月28日,注册资本5000万元,通过ISO 9001认证,荣获湖北省“科技型中小企业”称号,建成武汉市“增材制造工程技术研究中心”,拥有大型智能化厂房以及国际先进的生产线,提供SLM、LENS、WAAM等多种金属3D打印服务和定制解决方案,致力于国际原创技术“高性能大型关键金属构件熔锻铣复合增材制造”的攻关突破,形成设计、材料、工艺、软件、核心器件、装备、质量检测、标准规范整套系列成果,在大型飞机、航空发动机、燃气轮机、航天、船舶、先进轨道交通、核电等重点领域高端装备的研制和生产中得到应用。

南极熊作为FORMNEXT2019中国战略合作专业媒体,在展会现场进行报道,请关注南极熊3D打印网https://www.nanjixiong.com的“FORMNEXT 2019”专栏

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