西安增材制造技術(shù)路線“百花齊放”

有沒(méi)有可能？在一個(gè)正方體內(nèi)，密密麻麻地布滿微通道結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表面積遠(yuǎn)大于外部結(jié)構(gòu)的表面積？

當(dāng)然可以。這種結(jié)構(gòu)設(shè)備是取代傳統(tǒng)換熱裝置的微通道換熱器。它采用化學(xué)蝕刻技術(shù)，在金屬薄板上蝕刻出微米至毫米量級(jí)的換熱單元通道，制造出換熱芯板。再將不同流道形式的冷熱芯板交替堆疊在一起制造而成。

如果用傳統(tǒng)焊接方式將芯板熔焊，那么微通道的結(jié)構(gòu)將在一定程度上受損。然而隨著增材制造概念的提出，一種與增材制造思想緊密結(jié)合的特種焊接工藝——擴(kuò)散焊技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。


增材制造不止3D打印

擴(kuò)散焊接是一種借助高溫下相互接觸的材料局部塑形變形，使兩個(gè)工件接觸面之間形成原子擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的精密連接方法。

“擴(kuò)散焊接通常用于難以或不可能形成高性能熔焊或其他形式的場(chǎng)合，例如具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部件?！标兾髦峭毓滔嘣霾闹圃旒夹g(shù)有限公司總經(jīng)理張昊說(shuō)道。

據(jù)了解，這種制造技術(shù)不同于3D打印過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)液體變成固體的情形，可以全程保持固相狀態(tài)，可以充分保證材料與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

“現(xiàn)在所說(shuō)的金屬‘增材制造’概念也是基于金屬焊接技術(shù)加上現(xiàn)在數(shù)字化技術(shù)的升級(jí)結(jié)合。3D打印常見(jiàn)的焊接方法包括電弧焊、激光焊、電子束焊等，我們則采用的是擴(kuò)散焊。可以說(shuō)，我們和3D打印技術(shù)是互補(bǔ)的?！睆堦徽f(shuō)道。

面對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品，傳統(tǒng)機(jī)械加工很難實(shí)現(xiàn)，但是3D打印等增材制造技術(shù)可以完美解決。如在取代傳統(tǒng)換熱裝置的微通道換熱器上，增材制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)合的精密連接。在火箭相關(guān)零件制造上，增材制造技術(shù)可以解決傳統(tǒng)零件尺寸大、易變形等問(wèn)題……

“增材制造是制造業(yè)領(lǐng)域的顛覆性技術(shù)，在這種技術(shù)概念之下，各個(gè)細(xì)分賽道都在做持續(xù)不斷的創(chuàng)新，造就了如今增材制造技術(shù)領(lǐng)域‘百花齊放’的喜人局面?！睆堦徽f(shuō)道。

航空航天加速產(chǎn)業(yè)升級(jí)

增材制造技術(shù)，具有單件小批量復(fù)雜結(jié)構(gòu)快速制造優(yōu)勢(shì)，在航空航天領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

目前，金屬增材制造技術(shù)已發(fā)展成提高航空航天設(shè)計(jì)與制造能力的核心技術(shù)，其應(yīng)用范圍已從零部件（飛機(jī)、衛(wèi)星、高超飛行器、載人飛船的零部件打?。U(kuò)展至整機(jī)（發(fā)動(dòng)機(jī)、無(wú)人機(jī)、微/納衛(wèi)星）等。

“我們目前充分利用增材制造與減材加工的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)高精度開(kāi)發(fā)出高性能、復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件加工的難題，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣，螺旋葉輪等復(fù)雜零件的增減材一體化制造?！眹?guó)家增材制造創(chuàng)新中心主任盧秉恒院士向記者說(shuō)道。

談及西安航空航天與增材制造產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)聯(lián)，盧院士表示，西安具備良好的航空航天產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，這有力推動(dòng)了西安增材制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。增材制造技術(shù)能生產(chǎn)出更復(fù)雜精細(xì)的零件與產(chǎn)品，這對(duì)航空制造業(yè)的研發(fā)尤為重要，因?yàn)樗@著縮短了研發(fā)周期，降低了成本，提高了效率。

記者從西安市工信局獲悉，西安增材制造產(chǎn)業(yè)今年前三季度營(yíng)業(yè)收入達(dá)到147億元，同比增速達(dá)6.7%。相關(guān)業(yè)內(nèi)人士分析，這與今年增材制造技術(shù)在西安航空航天方面的廣泛應(yīng)用密不可分。

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)增材制造業(yè)發(fā)展

今年4月，《陜西省培育千億級(jí)增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群行動(dòng)計(jì)劃》印發(fā)，進(jìn)一步明確了陜西增材制造產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的“路線圖”。陜西省工信廳發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，陜西增材制造領(lǐng)域持有近700項(xiàng)專利，數(shù)量居全國(guó)第一。

目前，陜西已經(jīng)形成以西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西北有色金屬研究院為核心，以增材制造研究院、鉑力特、天元制造等創(chuàng)新主體為支撐，集工業(yè)軟件、材料、設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)于一體的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群。

西安作為增材制造與再制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新主體和主引擎，在高新區(qū)建設(shè)全球增材產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，在經(jīng)開(kāi)區(qū)規(guī)劃建設(shè)國(guó)家再制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心等。同時(shí)，西安擁有全國(guó)唯一一個(gè)國(guó)家增材制造創(chuàng)新中心。

“國(guó)家增材制造創(chuàng)新中心始終以國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)為導(dǎo)向，瞄準(zhǔn)前沿共性關(guān)鍵技術(shù)，攻克了一系列‘卡脖子’技術(shù)難題，通過(guò)多學(xué)科交叉和‘政產(chǎn)學(xué)研用金’協(xié)同，促進(jìn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展?！眹?guó)家增材制造創(chuàng)新中心主任盧秉恒院士說(shuō)道。

文/西安報(bào)業(yè)全媒體記者 劉驍華

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