圖為(wei) 天昱智造公司的微鑄鍛銑複合增材設備。（企業(ye) 供圖）

國家科學技術獎勵工作辦公室日前公示了2020年度國家科學技術獎受理項目名單。其中，“大型複雜高端零件微鑄鍛同步超短流程製造技術與(yu) 裝備”，即“金屬3D打印‘微鑄鍛’”技術提名2020年度國家技術發明獎一等獎。提名意見認為(wei) ：“該重大原創性成果能夠有力支撐我國高端裝備自主創新，引領短流程製造技術革命和傳(chuan) 統工業(ye) 綠色轉型升級。”

由華中科技大學教授張海鷗首創、武漢天昱智能製造有限公司孵化的“金屬3D打印‘微鑄鍛’”技術，創造性地將金屬鑄造、鍛壓技術合二為(wei) 一，首創微鑄鍛增等材同步製造方法與(yu) 理論，研發出一批具有自主知識產(chan) 權和核心競爭(zheng) 力的微鑄鍛同步製造係列技術與(yu) 裝備，攻克了大型複雜高端鍛件無法短流程製造的“卡脖子”難題。

專(zhuan) 家組認為(wei) ，該項技術能夠提名國家技術發明一等獎，充分說明了其在原創性、領先性、技術難度與(yu) 成熟完備性上的巨大優(you) 勢，以及在社會(hui) 效益、發展前景等方麵的巨大潛力。

為(wei) 保證國防重大項目如期完成，張海鷗團隊在武漢未“解封”時毅然選擇“逆行”，在金屬3D打印“微鑄鍛”裝備生產(chan) 基地——武漢天昱智造複工複產(chan) 了。

4月14日，工業(ye) 和信息化部黨(dang) 組成員、副部長王江平一行走訪天昱智造，對團隊工作給予了充分肯定。王江平表示："該技術是綠色的、性能優(you) 異的金屬3D打印技術。希望企業(ye) 堅持落實防疫工作，為(wei) 行業(ye) 發展作出進一步貢獻。"

在天昱智造生產(chan) 廠房裏，弧光閃爍、機器轟鳴。記者在現場看到，一個(ge) 個(ge) 複雜金屬零件結合獨特微鑄鍛銑工藝，邊打印邊加工，猶如一件件藝術品驚豔亮相於(yu) 生產(chan) 線上。

“我們(men) 通過在線采集光、電、熱、力、聲等全方位信號數據，並通過自寫(xie) 算法建模分析，完成穩定性監測與(yu) 缺陷判定，實現邊鑄邊鍛、鑄鍛同步、形性同控，從(cong) 而確保增材製造鍛件的高可靠性與(yu) 穩定性。”張海鷗團隊博士生王湘平告訴記者，“鑄鍛銑一體(ti) 化製造需要做到‘極致嚴(yan) 謹’，弧光跳動稍有異常甚至成形聲音不對都會(hui) 對鑄鍛形性造成影響，因而不能有半點閃失。”

“傳(chuan) 統工藝的鑄造、鍛造、銑削是分別完成的，直到用了這台機器，才實現了一體(ti) 化。”張海鷗解釋說，“我們(men) 可以把製作精密複雜零部件想象成包餃子。和麵、擀皮、包餃子等各個(ge) 環節都不能出問題，不然一煮就破了。破了的餃子還能吃，但零件‘露餡’了就隻能報廢。”

人們(men) 常說，好鋼要“千錘百煉”“鍛打成才”，這是因為(wei) 隻有反複鍛打，才能將鑄造金屬的強度、韌性、疲勞壽命提高至鍛件水平。

一般來說，現代製造業(ye) 需要通過先鑄造、再鍛造、後銑削來製造高端金屬零件，這一方法存在流程長、反複加熱能耗大等缺點，並且無法適應材料變化新要求。

常規金屬3D打印技術同樣存在缺陷。一是沒經過鍛造，綜合力學性能不及鍛件，尤其是韌性和疲勞性能差距較大；二是冶金質量難以控製，易產(chan) 生氣孔、未熔合等冶金缺陷；三是設備成本和製造成本較高，熱源多采用大功率激光或電子束，需整體(ti) 密閉保護，成形空間有限，材料成本昂貴。

2015年，張海鷗團隊研發出微鑄鍛同步複合設備，並打印出全球第一批鍛件——鐵路關(guan) 鍵部件轍叉和航空發動機重要部件過渡鍛。專(zhuan) 家表示，運用3D打印“微鑄鍛”製造品質和效率遠優(you) 於(yu) 國際同類水平，其疲勞壽命超過國際航空鍛件水平，成形效率為(wei) 國外頂級水平的3倍。

複工以來，3D打印微鑄鍛產(chan) 業(ye) 化團隊已拿到首個(ge) 核電領域訂單，科研團隊也在加緊研發涉及航空航天、艦船等領域的新型高端零件，包括鋁合金艙段、不鏽鋼泵推葉輪、超高強鋼吊掛盒段底梁以及鈦合金吊掛外後接頭等。

“盡管疫情迫使我們(men) 的生產(chan) 工作按下了幾個(ge) 月的‘暫停鍵’，但科研工作一刻也沒有停。目前，我們(men) 最重要的工作是開足馬力生產(chan) ，盡快完成年前積壓的訂單以及最近新接的訂單。”張海鷗說。