长江日报:华中科大张海鸥教授团队成功3D打印飞机起落架主体部分

3D打印动态
2024
03/14
09:32
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“极限载荷73吨!强度和断裂韧度超过传统制造工艺的锻件。”

2024年3月11日,在位于光谷的武汉天昱智能制造有限公司的厂房内,华中科技大学张海鸥教授看着3D打印出来的“活塞杆轮轴”表示,这是全球首款3D打印飞机起落架的主体部分,既有技术颠覆性突破,也有生产要素的创新,属于新质生产力,接下来会进行上机实验。

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△张海鸥在检测用“3D打印锻件技术”打印的飞机起落架

“活塞杆轮轴”长150厘米、直径40厘米、重240千克。呈T型的灰色构件静静躺在蓝色绒布上,从外形看与普通金属构建没差别。“相比于传统制造工艺,3D打印的优势太多了。”张海鸥一边拿着游标卡尺测量活塞杆轮轴的精度,一边介绍,3D打印飞机起落架项目是2018年开始立项,到2022年6月突破了全部关键技术,前后历时5年。

过去的金属3D打印机设备没有锻造环节,打印出的金属零件普遍存在易产生裂缝、变形等缺陷,导致打印出的金属零件一直处于实验室研究状态,无法真正商用。2019年,张海鸥团队研发出世界首台具有自主知识产权的“铸锻铣一体化”3D打印新型工业母机,将“铸锻铣”融为一体,克服了之前常规机床生产中“锻铸分离”、3D打印中“有铸无锻”等问题,实现了对产品质量的控制。

张海鸥说,飞机起落架传统的制造工艺需要先熔再铸锭,然后加热锻造,成品率不高,对材料的浪费极大,甚至90%的材料都被浪费掉了。飞机起落架一般采用高强度钢制造,每吨的价格近百万元,是普通钢材价格的200倍。3D打印飞机起落架,只需用到传统制造工艺的10%的材料,不仅降低成本而且还减少污染,经检测强度、断裂韧度超过传统工艺制造的锻件。

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△张海鸥教授在操作3D打印数控机床

作为大型金属锻件,飞机起落架的打印主要是工艺、温控和变形技术的运用。温度忽高忽低容易给打印件造成裂纹,必须确保在某一个温度下进行打印,温控越准越不易出现裂纹。经过上千次的试验,张海鸥带领团队最终找到合适的打印温度。

“我不在实验室就是在企业车间。”今年68岁的张海鸥教授的另一个身份是武汉天昱公司首席科学家,实验室、企业和家形成的“三点一线”是他的日常轨迹,很少改变。

“张教授很少休息,经常和年轻人一起攻关到凌晨两三点。”该公司总经理助理朱旭说,5年前,他们公司只能打印飞机外挂挂钩之类的小部件,现在他们已经能打印出500厘米长的金属构件了。

据悉,目前,全球只有中、美、俄和欧盟能制造大型飞机起落架,而武汉天昱智能制造有限公司是世界首个3D打印大飞机最大承力零部件的企业,该公司打印出的起落架已顺利通过中航起落架有限公司的“73吨的极限载荷”测试和8种工况下的考核测试。

在张海鸥看来,随着3D打印技术的不断成熟,涉及的领域也将不断拓宽,从航天航空到船舶制造都将得到广泛应用。他预计,未来5年内可形成千亿级的产业规模。

来源 | 长江日报






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