十几年前,金属3D打印做出的制件非常粗糙,经过后期机械加工后才能当做零件使用,而要打印复杂制件,则几乎不可能实现。张海鸥带领团队反复实验,在金属3D打印中加入了铣削环节,边打印边进行机械加工,攻克了此项难题,获得国家发明专利。
选择铸锻合一的方向是更大的创新。“他首次跟我提出‘铸锻铣一体化’构想时,我认为是异想天开,两人为此进行了激烈的争吵。”王桂兰说,很多时候,创新是在夫妇俩的争吵中产生的。
反复实验、不断试错之后,研究方向愈加清晰。2010年,大型飞机蒙皮热压成形模具的诞生,验证了在金属3D打印中复合锻打的可行性。
铸锻一体化3D打印技术发布后,国外航空工业巨头纷纷上门洽谈合作。据介绍,美国通用公司不久前巨资收购了德国和瑞典两家3D打印公司,但对于许多需要锻造性能的大中型承力构件仍无能为力,而张海鸥团队的研究成果可弥补这个缺陷。
北京工业大学教授陈继民认为,张海鸥发明的技术在航空航天、核电、舰船、高铁等重点支柱领域的应用前景广阔,比如对于长寿命、高可靠性的航空发动机关键部件的制造有显著优势。
在我国研制的新型战斗机上,一种新型复杂钛合金接头的制造也已经开始和张海鸥团队合作,用该技术打印出来的钛合金抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性均超过传统锻件。
目前,该技术正在西航动力公司、西安飞机制造公司等新产品开发中应用,已经试制了高温合金双扭叶轮、铝硅合金热压泵体、发动机过渡段等零件,以及大型飞机蒙皮热压成形双曲面模具、轿车翼子板冲压成形FGM模具等,应用前景广阔。
目前,根据空客公司对飞机零部件的需求,张海鸥团队正在进行研发,“一旦继续获得认可,我们将赢得空客的零部件生产的订单,同时还可能获得更多国际民用航空巨头的青睐。”张海鸥说。(记者 程远州)