说起卡脖子技术,很多人第一反应都是光刻机、航空发动机和芯片,好像科技的顶端就只有这些。
但实际上,中国手里还有一项低调却关键的王牌技术,让美国都坐立不安,那就是华中科技大学张海鸥教授团队的铸锻铣一体化金属3D打印技术。
它能彻底改变飞机和火箭等装备的制造方式,把曾被国外垄断的关键零部件牢牢掌握在中国手里。
美国三次高价求购都被拒,技术还被列入禁止出口清单。
这项技术到底有多厉害?
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铸锻铣一体化打印
全球高端大型金属零件的生产,几百年来都是一个固定套路:先铸、再锻、最后铣,三步全是分开的。
不仅得用各自独立的大型设备,还得在不同场地操作,流程又繁琐又费时间。
而且这套流程对设备和技术的要求高得离谱,过去全世界也就美国、俄罗斯等少数几个国家能造出航空航天用的大型钛合金承力件,长期把市场垄断得死死的。
咱们国家以前造高端装备,很多关键金属零件都得靠进口,不仅要花大价钱,还得看人家脸色,随时可能被技术封锁,严重耽误咱们自己的产业发展。
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而张海鸥团队的这项技术,直接打破了这个束缚。
“铸锻铣一体化打印”的核心就是把铸、锻、铣三道工序,全整合到一台智能设备上同时完成。
说得直白点,就是在3D打印金属零件的时候,设备一边“铸”造成型,一边就给刚成型的金属锻打强化,还能同步完成精细的铣削加工。
这种“一步到位”的模式,把传统的繁琐流程全改了,以前得用好几台设备、花一周以上才能做好的零件,现在一台设备三天就能搞定,效率直接拉满。
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更让人骄傲的是,它还解决了普通金属3D打印的世界性难题。
以前普通3D打印的零件,因为少了锻造这一步,里面容易有气孔、裂纹,强度和韧性都不够,根本满足不了高端装备的要求。
而这项技术靠同步锻打,把这些缺陷全消除了,零件内部结构更紧密,性能不仅比传统工艺造的好,甚至超过了国际航空锻件的标准。
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同时成本还大大降低,用的都是便宜的电弧当热源,原材料也都是普通的金属丝,材料利用率能超过80%,而传统工艺也就5%左右,浪费特别少。
也不用依赖那种万吨级的超大锻压机,一台一体化设备就能顶替过去好几条生产线,真正做到了又绿色、又高效、又省钱。
而这项让世界瞩目的技术,背后是张海鸥教授团队二十年如一日的坚守与付出。
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二十年磨一剑
早在1995年,张海鸥就盯上了金属3D打印这个领域。
1987年他去日本东京大学深造,本来想学当时热门的轧钢技术,后来在导师的点拨下发现,轧钢技术已经比较成熟了,特种精密成形加工领域更有潜力,于是果断转了方向。
1998年,他和同样在东京大学深造的妻子王桂兰,放弃了国外的高薪工作和优越的科研条件,毅然回国,扎根华中科技大学,正式开启了铸锻铣一体化技术的研发之路。
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为了赶进度,团队成员分成四班,24小时不停做实验,张海鸥夫妇也一直守在一线,累了就躺在实验室的行军床上歇会儿,饿了就泡碗方便面、吃份简单的工作餐。
更难的是,当时国内外的人大多都不相信“边打印边锻打”能成,团队不仅缺资金,还总被人质疑。
但张海鸥特别坚定,带着团队在一次次失败中总结经验,反复实验试错。
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功夫不负有心人,团队的研发慢慢迎来了突破。
2010年造出了大型飞机蒙皮热压成形模具,第一次验证了这技术是可行的。
2013年做出了合格的零件样件。
2016年第一台能实际用的设备诞生,技术终于从实验室走向了量产。
2018年通过了工信部的鉴定,国内九位院士都一致认可,说这技术是国际首创、水平领先。
从最初的构想,到技术成熟落地,张海鸥团队用了整整二十年时间,真正做到了“二十年磨一剑”。
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技术成功的消息传出后,国外企业纷纷上门寻求合作,其中美国的航空发动机制造商最为急切。
他们先后三次来到武汉洽谈,出价从最初的8亿元一路涨到30多亿元,希望能买下整套技术。
而面对天价诱惑,张海鸥教授直接拒绝了。
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他很清楚,这项技术是关系国家和民族切身利益的核心资产,绝不能用金钱来衡量。
国家层面也早已意识到这项技术的战略价值。
2020年8月,商务部和科技部将铸锻铣一体化技术列入禁止出口清单。
2023年修订清单时,对这项技术的管控要求更加严格,就是为了守住这份核心战略资产。
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航空航天命脉
可能有人会问,这项技术为什么能让美国如此执着,三次上门求购?
因为它的战略重要性,丝毫不亚于光刻机。
光刻机卡的是芯片产业的脖子,而铸锻铣一体化技术卡的,是航空航天、兵器和核电等高端装备核心部件的脖子。
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现代战争和高端制造业的竞争,本质上是核心零部件制造能力的竞争。
过去,美国、俄罗斯凭借对大锻模的垄断,在航空发动机、重型火箭等领域占据优势。
而中国有了这项技术后,彻底摆脱了对进口的依赖。
不管是多大尺寸、多复杂结构的零件,都能自己造,再也不用受制于人了,这也是美国急着想要这技术的根本原因。
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如今这技术已经在国内大规模应用了,已经量产交付了五百多台套设备,广泛用在航空航天、国防军工等关键领域。
适用的材料也从钛合金扩展到高温合金、铝合金、高强度钢等多种类型,打印速度和精度还在持续提升。
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其实,真正的大国重器,从来都不是靠花钱买来的,而是靠一代又一代科研人员的坚守和创新换来的。
张海鸥团队用二十年时间攻克世界性难题,告诉我们:核心技术买不来、讨不来,只有沉下心来搞研发,才能真正掌握发展的主动权。
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如今,越来越多的中国科研团队在高端领域实现突破,从光刻机的自主研发到铸锻铣一体化技术的领跑,中国制造业正在一步步摆脱依赖,走向自主自强。
未来,相信会有更多像铸锻铣一体化这样的核心技术涌现,让中国在高端制造领域拥有更多话语权,让“中国制造”真正成为世界信赖的品牌。
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