制造飛機零部件等高端金屬零件，按傳統(tǒng)方法需先用大型設(shè)備鑄件，然后高溫鍛打，使其堅固耐用。而如今這一傳統(tǒng)方法被顛覆。由華中科技大學張海鷗教授首創(chuàng)的鑄鍛一體化3D打印技術(shù)，可以讓零件邊打印邊鍛造。
這項技術(shù)已成功制造出世界首批3D打印鍛件。其中包括西安航空發(fā)動機有限公司的一種發(fā)動機過渡段零件，以及我國研制的一款新型戰(zhàn)斗機的鈦合金接頭等。該成果突破了3D打印行業(yè)的最大障礙，開啟實驗室制造大型機械的歷史。
人們常說，好鋼要“千錘百煉”“鍛打成才”，這是因為只有反復鍛打，才能將鑄造金屬的強度、韌性、疲勞壽命大幅提高到鍛件水平。現(xiàn)代制造業(yè)即是通過先鑄造、再鍛造、后銑削來制造高端金屬零件，但這一方法存在流程長、反復加熱能耗巨大、重污染等缺點，并且無法制造出材料變化的多功能零件，比如航空發(fā)動機整體渦輪。
隨著3D打印技術(shù)的誕生和成熟，2010年華中科大機械學院張海鷗教授在全球率先取得鑄鍛合一國際專利技術(shù)。張海鷗教授介紹，在傳統(tǒng)鑄鍛技術(shù)中，金屬零件由鑄造設(shè)備一次成形，然后再用鍛機鍛打，不可能邊鑄邊鍛，但3D打印機的產(chǎn)生改變了這一切，它可以讓零件邊打印邊鍛壓。
這一技術(shù)也克服了中西方金屬3D打印的瓶頸。有望引領(lǐng)第四次工業(yè)革命的3D打印技術(shù)受到國際制造業(yè)青睞，但金屬3D打印因“有鑄無鍛”，打印不出經(jīng)久耐用的材質(zhì)，一直處在“模型制造”和展示階段。張海鷗教授將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)鍛壓技術(shù)合二為一，實現(xiàn)了超越西方的原始創(chuàng)新。
據(jù)悉，這一技術(shù)現(xiàn)已能夠打印長達2.2米、重約260公斤的高性能金屬鍛件�，F(xiàn)有設(shè)備已打印出飛機用鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等8種金屬材料。
西安航空發(fā)動機有限公司的45鋼發(fā)動機過渡段零件，因壁厚差大，傳統(tǒng)鑄造成形容易出現(xiàn)裂紋、氣孔、疏松等，若用鍛造方法，需制作鍛模，加工周期長，材料利用率低。該公司與張海鷗團隊合作，鑄鍛銑一體化3D打印這種可焊性很差的45鋼零件，目前試制件已通過國際標準檢測。
