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上世纪90年代,张海鸥教授就开始钻研金属3D打印,起步阶段用的是激光熔化粉末的路子,结果做出来的零件强度弱得不行,缺陷一大堆,基本没法用上实际装备。团队没灰心,转而琢磨怎么把锻造的精髓掺进去,用电弧热源和普通焊丝替换昂贵的激光和粉末,成本一下子降了不少。
2009年,国家数控机床重大专项一启动,张海鸥就把精力全扑上去,带着团队反复试验,调整参数,逐步把铸造、锻压和铣削三步合成一步。2013年,第一批小样件出来了,证明边打印边锤击能细化晶粒,消除气孔裂纹,零件韧性强度直逼传统锻件。
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接着三年,2016年整台设备问世,能在一台机器上完成过去整条生产线的事,占地小,能耗低,还不用工人费劲干重活。材料利用率从原来的十分之一蹿到九成以上,生产周期从几个月缩到几天,成本更是砍到几分之一。这技术不光省钱省力,还能打印出内部带复杂冷却通道的结构,传统方法根本玩不转。
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国外搞金属3D打印大多还停在打印完再单独锻造的阶段,性能落后咱们两代。中国在这块实现自主可控,摆脱了进口依赖,尤其在大型钛合金零件上,彻底翻身。团队从早期失败堆积如山,到后来设备稳定输出,靠的就是一步步积累,没走捷径。
技术核心在于高频锤击熔化金属液,让晶粒微米级细化,气孔裂纹几乎绝迹。扩展到高温合金、铝合金、钢、镁合金,打印速度和精度不停提升。国家层面看,这不亚于光刻机在芯片领域的地位,卡住的是航空航天、兵器核电的核心部件。
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过去全球就少数国家垄断大锻模,中国得花大价钱进口,现在自己想怎么打印就怎么打印,设计自由度高,稳定性强。团队坚持二十多年,从实验室小打小闹到工业应用,硬是把这项王牌技术握在手里。国外企业一听风声,坐不住了,开始上门谈合作,但中国这边立场坚定,核心技术不外卖。这技术低调却关键,让中国在装备制造上多了一张底牌。
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技术一成熟,2018年通过工信部鉴定,九位院士给出国际首创、领先的评价。消息传出,美国航空航天企业马上行动,三次派人到武汉求购。从第一次8亿元出价,到第二次20亿元左右,再到第三次超过30亿元,每次价格翻倍,但张海鸥团队一口回绝,没松口。
美方想通过高价拿到设备和技术,改善自家制造短板,可中国清楚这关乎国家安全,卖了等于自断臂膀。求购失败后,国家层面直接出手管制。
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2020年8月,商务部和科技部联合把铸锻铣一体化金属3D打印关键技术列入禁止出口目录,编号183506X,明确核心工艺和技术参数不准输出。2023年目录修订,控制要点更细化,范围收紧,确保不漏一丝风声。
到了2025年,管制还在加强,7月有新动作,进一步细化限制,避免任何形式的出口。这不是小题大做,而是因为技术太关键,能颠覆飞机火箭制造方式,美国要是拿到,平衡就破了。中国立场明确,核心技术必须自握,不能让外部压力动摇。
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美方三次碰壁,暴露了他们在大型金属零件制造上的弱点,过去垄断惯了,现在轮到中国卡脖子。禁止出口不是封闭,而是保护自主创新成果,让技术为国家服务。
国外还在追传统路线,没赶上中国这一体化思路,差距拉大。中国不卖技术,不是不合作,而是战略需要,维护长远利益。这事也提醒大家,科技自主多重要,靠买永远被动,得自己掌握命脉。美购三拒,禁令一出,技术牢牢锁在国内,推动本土产业升级。
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技术落地后,迅速用在实际装备上。歼-20的钛合金大隔框、长征火箭的储箱大环件、C919的主起落架支柱、卫星大型支架,全都批量生产,性能可靠。国内已交付五百多台设备,最大成型尺寸12米×4米×3米,新一代超大设备甚至打印重型运载火箭整体箭体结构段。
技术从钛合金扩展到多种材料,打印速度更快,精度更高,满足快速迭代需求。中国在航空航天领域实现彻底自主,不再卡在进口瓶颈。核电装备也受益,核心部件制造更高效。国外沿用激光选区熔化,打印后还得锻造,效率低性能差,中国领先优势明显。
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技术迭代不停,国家保护下,外部制裁无效。中国硬实力就体现在这,核心技术自有,底气十足。未来,新飞机新火箭性能提升,很大程度靠这项技术支撑。国内产业链完整,装备制造上台阶,世界看到中国科技自主力量。应用范围广,前景无限,中国在这一块继续领跑。
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