“极限载荷73吨！强度和断裂韧度超过传统制造工艺的锻件。”2024年3月11日，在位于光谷的武汉天昱智能制造有限公司的厂房内，华中科技大学张海鸥教授看着3D打印出来的“活塞杆轮轴”表示，这是全球首款3D打印飞机起落架的主体部分，既有技术颠覆性突破，也有生产要素的创新，属于新质生产力，接下来会进行上机实验。
“活塞杆轮轴”长150厘米、直径40厘米、重240千克。呈T型的灰色构件静静躺在蓝色绒布上，从外形看与普通金属构建没差别。“相比于传统制造工艺，3D打印的优势太多了。”张海鸥一边拿着游标卡尺测量活塞杆轮轴的精度，一边介绍，3D打印飞机起落架项目是2018年开始立项，到2022年6月突破了全部关键技术，前后历时5年。
过去的金属3D打印机设备没有锻造环节，打印出的金属零件普遍存在易产生裂缝、变形等缺陷，导致打印出的金属零件一直处于实验室研究状态，无法真正商用。2019年，张海鸥团队研发出世界首台具有自主知识产权的“铸锻铣一体化”3D打印新型工业母机，将“铸锻铣”融为一体，克服了之前常规机床生产中“锻铸分离”、3D打印中“有铸无锻”等问题，实现了对产品质量的控制。
张海鸥说，飞机起落架传统的制造工艺需要先熔再铸锭，然后加热锻造，成品率不高，对材料的浪费极大，甚至90%的材料都被浪费掉了。飞机起落架一般采用高强度钢制造，每吨的价格近百万元，是普通钢材价格的200倍。3D打印飞机起落架，只需用到传统制造工艺的10%的材料，不仅降低成本而且还减少污染，经检测强度、断裂韧度超过传统工艺制造的锻件。
作为大型金属锻件，飞机起落架的打印主要是工艺、温控和变形技术的运用。温度忽高忽低容易给打印件造成裂纹，必须确保在某一个温度下进行打印，温控越准越不易出现裂纹。经过上千次的试验，张海鸥带领团队最终找到合适的打印温度。
“我不在实验室就是在企业车间。”今年68岁的张海鸥教授的另一个身份是武汉天昱公司首席科学家，实验室、企业和家形成的“三点一线”是他的日常轨迹，很少改变。
“张教授很少休息，经常和年轻人一起攻关到凌晨两三点。”该公司总经理助理朱旭说，5年前，他们公司只能打印飞机外挂挂钩之类的小部件，现在他们已经能打印出500厘米长的金属构件了。
据悉，目前，全球只有中、美、俄和欧盟能制造大型飞机起落架，而武汉天昱智能制造有限公司是世界首个3D打印大飞机最大承力零部件的企业，该公司打印出的起落架已顺利通过中航起落架有限公司的“73吨的极限载荷”测试和8种工况下的考核测试。
在张海鸥看来，随着3D打印技术的不断成熟，涉及的领域也将不断拓宽，从航天航空到船舶制造都将得到广泛应用。他预计，未来5年内可形成千亿级的产业规模。
来源 | 长江日报
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