中国的激光成形制造技术领先美国，机加工会被取代吗？_风闻

作者 | 科技宅男圈

许多人可能不知道，中国在飞机钛合金大型复杂整体部件，激光成形技术方面，至少领先美国5年，某20钛合金主体结构的制造也用到了这项技术，大大降低了某20的结构重量，提高了某20的推重比，还有轰XX钛合金构件的制造，也用到了这项技术，有了这项技术，我们可以逐渐摆脱国外对我们大吨位、高自由度机加工设备的技术封锁。

为什么我说这项技术可以让我们摆脱封锁，实现弯道超车呢？请大家耐心听我道来。众所周知，传统飞机钛合金大型关键构件的制造方法是锻造和机械加工。先要熔铸大型钛合金铸锭、锻造制坯、加工大型锻造模具，然后再用万吨级水压机等大型锻造设备锻造出零件毛坯，最后再对毛坯零件进行大量机加工。整个工序下来，耗时费力，总花费要高达几十个亿，光大型模具的加工就要用一年以上的时间，要动用几万吨级的水压机来工作，要大量供电，甚至需要建电厂。

即便这些都有了也未必造得出来，因为世界上最大的8万吨水压机，锻造的零件尺寸是不超过4.5平方米的，所以如何突破高性能复杂合金大型关键构件尺寸的天花板，一直都是公认的世界级难题。而F-22的超大型复杂钛合金构件，美国也因为没有我们的一次性成形技术，所以就分拆成三个铸件，然后焊接在一起。但是经过焊接在一起的大型构件的耐疲劳度会差很多。而中国现在使用激光一次性成形技术打印出来的大型构件，强度和质量都有明显的提升。如果F-22的钛合金构件使用咱们的这项技术，重量最多可以减少40%，让飞机的机动灵活性更强。

而且优点还有很多，比如说C919的机头是双曲面的，这个零件大概用传统的方法去做，可能模具费，一套模具20万美元，要把零件干出来至少得两年，零件可能会非常非常贵。上千万都很正常，但用这个技术打印大概是55天4个框，所有的费用加起来不到120万，连模具费的十分之一都不到，大家说牛不牛，这么快的时间，而且成本非常低。

再比如说去年我国新一代载人飞船试验船返回舱，在预定区域成功着陆。底部这个看着像锅底的零件，就是这个技术打印出来的。其实这个就是钛合金框架，直径长达4米，全部采用3D打印工艺制造，成功实现了减轻重量、缩短周期、降低成本的目标。大家千万不要小看这个零件，整个载人飞船要进入地球的时候，需要穿过稠密的大气，经历几千度的高温，钛合金框架的作用就是支撑防热结构，如果这个框架不够结实，那气动的压力就会把防热结构压得支离破碎，严重影响飞船的返回。

所以这么牛X的技术轰xx能不用么？必须得有啊，目前咱们已经造出了16平方米的世界上最大的3D打印钛合金构件。运20所使用的构件大约是11平方米，这种面积达到16平方米的构件，很显然不是为战斗机准备的，也不是为客机准备的，而回头再看中间这两个圆孔直径，正好可以并排放下2台涡扇-18， 所以这个构件非轰xx莫属了。

大家不要以为打印这么大的钛合金构件是件轻松的事情，一旦零件打大了以后是打不出来的，装备可以做很大，但是你做不出来，这个是需要做大量的基础研究的。比如说在打印的过程中如何让零件不变形，不开裂，大家要知道零件越大，变形开裂的趋势就会越大，所以说打印这种大尺寸复杂构件会面临非常多的难题。但是解决这些难题确实可以让我们绕过传统机床的弱势，实现弯道超车。

有些朋友对弯道超车可能会嗤之以鼻，所以我再举个例子做补充说明，比如说前几期我讲过的华中科大的张海鸥团队，最近利用铸锻铣一体化金属3D打印技术，又成功打印出了时速600公里以上，磁悬浮列车上的悬浮架关键支撑部件，这意味着什么？意味着咱们以后可以利用这项技术，直接替代传统机床打印出高铁上的关键部件。有了这个技术，我们可以逐渐摆脱国外对我们大吨位、高自由度机加工设备的技术封锁。

有人可能会对打印出来的产品质量存疑，所以我拿两个国外测试报告说明一下吧。这个是美国通用提供的高温合金疲劳性能测试，测试结果表明，该机床打印出来的高端金属零部件全部达到通用电气的锻件性能标准。这个是欧洲空客提供的钛合金疲劳性能测试，测试结果表明疲劳性能超过了空客锻件标准。所以质量性能方面大家是不用担心的。

其实中国的钛合金激光成形技术起步较晚，直到1995年美国解密其研发计划3年后咱们才开始投入研究。我们早期基本属于跟随美国的学习阶段，不过却在后来居上。其中有一个人功不可没，他就是我国激光3D打印技术的带头人，北京航空航天大学教授，国家技术发明一等奖获得者--王华明。

王华明团队的工作分成两班，上夜班的同事好几年见不到太阳。周末如果在家没来实验室，就会不自主地走来走去，身心无处安放，这是长年每天工作12个小时、每周工作7天的习惯使然。王华明把自己关进办公室，一旦开始研究问题，心里就非常充实，不知时间地溜走。由于早期的设备还不够先进，同事们要趴在地上观察打印过程，一看就是好几个小时，连着几年如此，没毅力、没情怀，怎么可能坚持下来！他们就是这样不计名利地工作，毫不在意个人得失。

大家都说搞科研是十年磨一剑，然而，许多人可能一生磨一剑，也未必能磨成。所以说王教授无疑是幸运的，但每一个幸运的发生又都是背后努力的必然结果。正是有了王教授带领科研团队没日没夜地连续攻关克难，才使得我国拥有了这项领先美国的技术，所以我们得感谢王教授为祖国做出的巨大贡献，祝王教授健康长寿，新的一年心想事成，万事如意，写自工号：工业科技控

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