武漢天昱展出“高性能大型金屬構(gòu)件熔鍛銑復(fù)合增材制造設(shè)備”升級版

2019年11月19，目前全球規(guī)模最大的3D打印專業(yè)展會FORMNEXT在德國法蘭克福舉行，全球超800家3D打印廠商參展，中國展商超70家。為了滿足中國數(shù)十萬熊友對全球3D打印發(fā)展最新情況的了解，南極熊作為FORMNEXT2019中國戰(zhàn)略合作專業(yè)媒體，在展會現(xiàn)場進(jìn)行報道。

△武漢天昱展位

在本次展會，武漢天昱首次在海外展出了“高性能大型金屬構(gòu)件熔鍛銑復(fù)合增材制造設(shè)備”升級版，并且展示數(shù)十種3D打印樣件，并將實物展示三種3D打印樣件，包括高溫合金機(jī)匣、鈦合金樣件、鋁合金泵組殼體等，為航空航天、船舶等行業(yè)用戶展示一站式3D打印解決方案及高品質(zhì)全產(chǎn)業(yè)鏈客戶服務(wù)體系。

在本次展會，武漢天昱智能制造展出“高性能大型金屬構(gòu)件熔鍛銑復(fù)合增材制造設(shè)備”升級版，該升級設(shè)備是針對大型飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、航天等高端裝備對大型鈦合金、高溫合金、鋁合金的高效率、高性能、高精度需求而研制的，集成等離子弧/電弧高效率增材成形、高性能柔性微區(qū)鍛造、高精度材料去除加工、高純凈大型密閉惰性氣氛保護(hù)、過程在線監(jiān)控、質(zhì)量在線檢測、組織性能在線調(diào)控等多種技術(shù)。

△熔鍛銑復(fù)合增材制造設(shè)備

技術(shù)特點和優(yōu)勢
高性能大型復(fù)雜關(guān)鍵金屬構(gòu)件傳統(tǒng)制造因鑄造、鍛造、機(jī)械加工分離、嚴(yán)重依賴重型加工設(shè)備、工序多流程長、耗材耗能重污染；而常規(guī)增材制造因缺失鍛造，導(dǎo)致組織不均勻、性能各向異性、力學(xué)性能難及鍛件水平；因缺失機(jī)械加工導(dǎo)致復(fù)雜構(gòu)件尺寸精度及表面質(zhì)量不足、冶金缺陷難以控制。

針對上述瓶頸問題，天昱智造團(tuán)隊發(fā)明了“高性能大型金屬構(gòu)件熔鍛銑復(fù)合增材制造技術(shù)”，在高效等離子弧/電弧熔絲增材成形過程中，對剛凝微區(qū)同步施加連續(xù)小壓力鍛造，對刀具可達(dá)性差、干涉嚴(yán)重的表面和存在冶金缺陷的區(qū)域開展機(jī)械銑削加工，解決了宏微觀組織細(xì)化、力學(xué)性能均勻一致、冶金缺陷受控、變形與殘余應(yīng)力減小、尺寸精度及表面質(zhì)量改善等關(guān)鍵技術(shù)問題，實現(xiàn)了高性能大型金屬構(gòu)件在同一平臺、同一工位上的增-等-減材高效高精度超短流程復(fù)合制造。

熔鍛銑復(fù)合增材制造的鍛造壓力不到傳統(tǒng)萬噸鍛壓機(jī)0.01%，制造周期縮短60%、能耗減少90%、成本降低30%。天昱制造應(yīng)用該技術(shù)開發(fā)了成套系列裝備，成形尺寸達(dá)5 m×3 m×2 m，成形效率≥1000cm3/h，尺寸精度±1mm/m，表面粗糙度Ra≤6.3μm，創(chuàng)制了現(xiàn)有技術(shù)難以得到的無織構(gòu)12 級均勻超細(xì)等軸晶，鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)鋼等典型航空材料力學(xué)性能全面超越鑄件，達(dá)到鍛件水平。

相比選擇性激光熔化（SLM）、電子束熔融（EBM）等面向小型復(fù)雜功能性結(jié)構(gòu)的粉末床熔融(PBF)增材制造技術(shù)，熔鍛銑復(fù)合增材制造技術(shù)主要面向高性能大型復(fù)雜關(guān)鍵承力金屬構(gòu)件。

△高溫合金機(jī)匣

相比激光金屬沉積（LMD）、電子束熔絲成形（EBF3）、電弧熔絲成形（WAAM）等其他面向大型金屬構(gòu)件的定向能量沉積（DED）增材制造技術(shù)，熔鍛銑復(fù)合制造技術(shù)具備如下優(yōu)勢：

（1）與LMD相比：熔鍛銑復(fù)合增材制造的成形效率約為其5～10倍，熱源等離子弧/電弧和原材料絲材價格是同功率激光和同牌號粉材的1/3～1/5，設(shè)備建設(shè)及運行成本較低，能量利用率及材料利用率達(dá)到80%以上，增材不易產(chǎn)生未熔合、裂紋等冶金缺陷，高塑性高韌性高疲勞性能，各向力學(xué)性能均勻一致，全面超越鑄件，達(dá)到鍛件水平。
（2）與EBF3相比：熔鍛銑復(fù)合增材制造的成形效率與其相當(dāng)，熱源等離子弧/電弧價格約為同功率電子束的1/5～1/10，設(shè)備建設(shè)及運行成本較低，除鈦合金等易氧化材料外，成形腔無需惰性氣氛密閉保護(hù)，不受電子束所需真空室尺寸條件的限制，增材組織細(xì)小均勻，無粗大的柱狀晶，高強(qiáng)度高塑性，化學(xué)元素?zé)o損失，無需特制絲材。
（3）與WAAM相比：熔鍛銑復(fù)合增材制造同步復(fù)合等材微區(qū)鍛造技術(shù)，可實現(xiàn)宏微觀組織的均勻細(xì)化，力學(xué)性能的改善，殘余應(yīng)力的減輕；減材銑削的融合，可實現(xiàn)難加工區(qū)域的可達(dá)加工，冶金缺陷的及時處理，表面質(zhì)量的改善、尺寸精度的控制。

△張海鷗教授在展會現(xiàn)場

在展會現(xiàn)場，南極熊看到了武漢天昱智能制造實物展示三種3D打印樣件，包括高溫合金機(jī)匣、鈦合金樣件、鋁合金泵組殼體等，為航空航天、船舶等行業(yè)用戶展示一站式3D打印解決方案及高品質(zhì)全產(chǎn)業(yè)鏈客戶服務(wù)體系。

△鈦合金樣件

產(chǎn)品服務(wù)
武漢天昱智能制造有限公司可為大型飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、航天、船舶等領(lǐng)域提供高性能大型關(guān)鍵金屬構(gòu)件及其增材制造成套裝備。近年來，已為中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司、中國航空工業(yè)集團(tuán)611所、西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、中國航發(fā)動力股份有限公司、中國航天科技集團(tuán)五院、武昌船舶重工集團(tuán)有限公司、中國船舶重工集團(tuán)725所等提供鈦合金承力構(gòu)件、某型號新型鈦合金構(gòu)件、復(fù)合材料蒙皮模具、某型號燃?xì)廨啓C(jī)過渡段、某新型鋁合金艙體結(jié)構(gòu)、船用空間曲面部件、激光/電弧復(fù)合增材制造裝備。上述產(chǎn)品，全部達(dá)到或局部超過規(guī)定技術(shù)指標(biāo)，用戶反饋良好，取得了重大社會效益和顯著經(jīng)濟(jì)效益。

△武漢天昱展位

武漢天昱智能制造
武漢天昱智能制造有限公司是一家主營金屬3D打印、零部件修復(fù)與再制造、工業(yè)智能制造系統(tǒng)定制等業(yè)務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。公司成立于2015年5月28日，注冊資本5000萬元，通過ISO 9001認(rèn)證，榮獲湖北省“科技型中小企業(yè)”稱號，建成武漢市“增材制造工程技術(shù)研究中心”，擁有大型智能化廠房以及國際先進(jìn)的生產(chǎn)線，提供SLM、LENS、WAAM等多種金屬3D打印服務(wù)和定制解決方案，致力于國際原創(chuàng)技術(shù)“高性能大型關(guān)鍵金屬構(gòu)件熔鍛銑復(fù)合增材制造”的攻關(guān)突破，形成設(shè)計、材料、工藝、軟件、核心器件、裝備、質(zhì)量檢測、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范整套系列成果，在大型飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、航天、船舶、先進(jìn)軌道交通、核電等重點領(lǐng)域高端裝備的研制和生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

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