3D打印微铸锻技术! 全球仅有我国掌握, 不怕西方“卡脖子”!

青史耀光2024-06-17 16:01:45  71

?——【·前言·】——?

我国在科技发展方面相对于以美国为首的西方国家来说可谓是晚的多,这也让我国在不少科技领域落后于以美国为首的西方国家。

“卡脖子”也算是我国科技生产领域老生常谈的话题,但随着我国的迅猛发展,高端科技人才不断涌现,我国的科技自主创新能力也逐步上升,甚至在部分领域,我们已然实现对以美国为首的西方国家的弯道超车。

很多人并不清楚,我国有一种机床技术是颠覆性的黑科技,是当之无愧的世界第一,这项技术甚至让美国制造商三顾茅庐,但却被发明者无情拒绝,这项技术就是3D微锻铸铣一体化技术。

?——【·3D打印·】——?

在了解3D微锻铸铣一体化技术之前,我们首先来了解一下3D打印,通过一个打印机,制造出立体的物品,这在刚刚进入20世纪时大概是出现在科幻小说中的内容,是小说家对未来美好的畅想。

但随着时代的变迁,科技的发展,3D打印技术已然来到了现实,3D打印技术的别称叫增材制造。

通俗容易理解一点,3D打印技术就是一种让物体快速成型的技术,用3D模型为基础,吞入可粘合的材料,而后逐层打印构造物体。

传统的制造工艺属于减材制造,也就是说在基础材料上进行削减,去除不需要的材料得到所需要的零件。

而3D打印技术则是增材制造,是从零开始,是一层一层“打印”从而构建零件。

只需要一台打印机,一些看起来只是液体和粉末的材料,你就能收获一个精巧的立体物品,这台神奇的机器可以打印枪支、汽车、飞机甚至于人体组织。

而论起3D技术的发展史,自然也是从西方开始,这项技术UI早出现在20世纪80年代,1986年,一位美国科学家首次开发了一台商业3D印刷机。

而到1993年,麻省理工学院就获得了3D印刷技术的专利,此后美国的3D打印技术不断发展,按理来说,美国作为最先发明并不断发展3D打印技术的国家,其3D打印技术拥有一个较长的发展周期。

从模具制造、工业设计、珠宝设计、建筑到医疗、航空航天等各个领域,都有着3D打印技术的身影。

2019年时美国加州大学甚至利用3D打印技术制造出了大鼠的骨髓支架,帮助其恢复了运动功能。

同样在2019年,以色列的研究人员运用3D打印技术,以病人的人体组织作为打印材料,打印出了一颗完整的人类心脏。

3D打印技术在曾一度被看做是新一次工业革命的前兆,很多传统工艺较难实现的零件对于3D打印而言仅仅是小菜一碟

按理来说,美国也是最容易取得3D打印技术突破性成就的国家,然而事实上却是美国一直被卡在一个瓶颈以至于这项3D技术一度发展停滞。

而美国恐怕没想到,让3D打印技术实现关键突破的人竟然是中国的科学家。

?——【·中国居里夫人·】——?

居里夫妇的大名想必各位读者朋友们都听过,在我们华中科大这所学校,就有一对被称为中国版居里夫人的夫妇——张海鸥和王桂兰。

张海鸥1955年出生,大学时期远赴日本留学,师从当时全世界制造业闻名的中川威雄教授,当时在日本留学的张海鸥就因开发了一项新技术而获得了东京大学的博士学位。

之后张海鸥更是作为中国学者获得了一九九九年日本模具的技术协会奖,学业成绩如此出色的张海鸥自然能够留在日本并轻松得到一份高薪工作。

张海鸥的妻子王桂兰则是在我国北京科技大学读的博士,在1995年到日本东京大学的工学部进行博士后的研究,王桂兰当时到东京大学当研究员也是因为张海鸥那时到了东京大学念博士。

张海鸥和王桂兰在学术上可谓是志同道合,而在情感上,两人也可谓是神仙眷侣,王桂兰眼中,张海鸥不仅学业斐然,而且多才多艺,唱歌很好,王桂兰说,当时张海鸥正是用一首《我的太阳》赢得了她的心。

张海鸥与其妻子王桂兰在当时其实都获得了日本东京大学的一份高薪工作邀请,但两人都选择了拒绝,并一同来到华中科大,然后两人一头扎进了3D打印领域。

?——【·3D微熔断技术·】——?

而正是张海鸥和王桂兰的研究,让我国的3D打印技术获得了突破性的成果,两人虽深耕3D打印技术多年,但也遇到了瓶颈,他们的研究陷入了迷茫期,不知道从哪里再次获得突破。

这时,张海鸥突发奇想,和妻子王桂兰商量,现如今的3D传统打印技术的“铸”“锻”“铣”是分开的,那么,能不能把这分开的三项合三为一呢?

对于张海鸥的这个想法,王桂兰起初觉得异想天开,怎么可能做得到呢?为此,夫妻两还发生过不少争执,王桂兰虽然觉得丈夫这想法异想天开,但还是顺着丈夫提出的方向研究了下去。

都说千锤百炼出深山,好钢材需要千锤百炼才能成材,只有不断捶打,才能提高金属的韧性,但常规的金属3D打印因为没经过锻造,所以综合性能上远远比不上锻件,二来,质量上下浮动很大,容易产生各种缺陷。

最重要的是,设备成本和制造成本都很高,虽说是增材锻造,可材料成本却不比普通锻造便宜,但张海鸥的想法如果能实现,则能大大弥补3D打印的缺陷。

2010年,王桂兰率领团队成功完成了全球第一次边铸边锻的3D打印,制造了西飞大型飞机蒙皮热压成型模具,证明了张海鸥的设想的确有实现的可能。

而张海鸥设想的这种“铸锻铣一体化”金属3D打印技术成真,不仅仅会成为3D打印技术的新开端,更会改变世界金属零件制造的格局。

2015年,张海鸥带领其团队开发出微锻铸同步符合设备,还通过这一设备打造出了一批锻件,对此相关专业学者评价,张海鸥的制件方法效率高、流程短、成本低。

2016年,张海鸥教授带领其研发团队实现了3D打印微锻铸技术,真正在3D打印方面将金属锻造和锻压结合在了一起,提高了金属的质量。

正是因为张海鸥教授,我国的机床制造水平直接位列全球前列,张海鸥教授掌握的这一技术也是我国的一大核心技术,用这一技术制造的机床也被严禁出口。

而美国这一经常“技术封锁”他国的大国自然不甘心看见咱们拥有这样好的技术而他们却没有,于是,美国接连多次联系张海鸥教授,意图买断张海鸥教授的技术。

美国声称只要张海鸥教授提出要求,他们没有不接受的,但张海鸥教授面对美国的金钱利诱,完全不为所动。

对于张海鸥教授来说,为祖国事业奉献是多少金钱也换不来的,他一次又一次的拒绝让美国分外气恼又无可奈何。

而我国政府自然也看出来这项技术的重要性,因此迅速将这一技术列入了禁止出口的名单,以防让这一技术流向外国。

?——【·结语·】——?

一个国家但凡在资源、科技、交通以及产业链等各个方面对外部有所依赖,就会面临“卡脖子”难题,尤其是我国这个全球第二大经济体,与全球市场关联度极高。

同时,在不少产业链中,我们因为没有掌握关键技术可以说是处于产业链下游,一旦被卡脖子就少不得伤筋动骨。

以美国为首的发达国家在科技领域发展得要比我们早很多,我国因清朝的闭关锁国等多方面原因经历了堪称耻辱的近代史,技术发展领域也无疑落后于以美国为首的发达国家。

尽管新中国成立后我们迎头赶上,也难免会在部分关键核心技术上犯难,关键核心技术是讨不来的,我们唯有自主创新发展,而自主创新发展无疑是个漫长的历程,这也让以美国为首的发达国家有了对我们“卡脖子”的机会。

尤其现如今我国发展势头迅猛,已是全球第二大经济体,这让以美国为首的欧美国家更加仇视我们,在技术上可劲卡我们脖子,制裁我们。

而想要解决卡脖子这个难题,自主创新无疑是最重要的,只有将属于自己的核心技术牢牢握住,才能不畏惧外界的风吹雨打!

比如说今天笔者所说的这一3D打印微铸锻技术,我们就不会被别人卡脖子!

张海鸥教授与其妻子王桂兰教授,没有被短暂的利益遮住眼睛,在东京大学的高薪邀请下,他们选择了回国,在研发出高新水平的技术后,他们也没有因此高价卖给美国。

可见,在自主创新方面,人才,尤其是爱国的人才十分重要,我们只有培养好、保护好这些人才,才能在自主创新这条路上越走越远!

参考资料:

中国3D打印技术获突破:打印出世界首批锻件——长江日报

金属3D打印“微铸锻”:以绿色制造实现“弯道超车”——经济日报

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