华科张海鸥团队破解3D打印材料难题，全球首个3D打印飞机起落架诞生

华科张海鸥团队破解3D打印材料难题，全球首个3D打印飞机起落架诞生

2024年3月，华中科技大学张海鸥教授团队在武汉天昱智能制造有限公司成功打印出全球首个3D打印飞机起落架主体部分“活塞杆轮轴”，这一突破不仅在技术上取得了颠覆性进展，也标志着中国在3D打印领域从“追赶者”变成“领跑者”。

张海鸥教授团队研发的智能微铸锻铣复合制造技术，是此次突破的核心。该技术将金属铸造、锻压技术合二为一，克服了传统3D打印中容易产生裂纹、变形等缺陷，实现了对产品质量的精确控制。

与传统制造工艺相比，这项技术具有显著优势：

• 材料利用率高：传统制造过程材料浪费严重，甚至高达90%，而3D打印只需使用传统工艺10%的材料。
• 成本更低：以飞机起落架为例，采用高强度钢制造，每吨价格接近百万元，是普通钢材的200倍，3D打印技术大幅降低了制造成本。
• 性能更优：通过测试表明，3D打印制造的飞机起落架在强度和断裂韧度方面均超过传统工艺制造的锻件。
• 环保节能：减少了传统制造过程中的能耗和污染。

此次成功打印的飞机起落架“活塞杆轮轴”长150厘米、直径40厘米、重240千克。这个T型灰色构件虽然外观与普通金属构件无异，但其制造过程却凝聚了团队5年的心血。

项目从2018年立项，到2022年6月突破全部关键技术，期间团队解决了温度控制、裂纹预防等世界级难题。经过上千次试验，最终找到了合适的打印温度，确保了打印件的质量。

目前，全球仅有中、美、俄和欧盟能够制造大型飞机起落架，而武汉天昱智能制造有限公司作为世界首个3D打印大飞机最大承力零部件的企业，已通过中航起落架有限公司的“73吨极限载荷”测试和8种工况下的考核测试。

这一创新制造方式不仅为航空工业带来了新的发展机遇，还具有广泛的应用前景。从航天航空到船舶制造，从核电到高铁，从电力能源到汽车制造，都将受益于这项技术。张海鸥教授预计，未来5年内可形成千亿级的产业规模。

这项具有自主知识产权的技术已获得国内外广泛关注。法国空客公司和美国通用电气公司都表现出强烈的合作兴趣。2020年8月，该技术被列入中国限制出口目录，凸显了其战略价值。

从最初的“追赶者”到如今的“领跑者”，中国在3D打印领域实现了重大突破。张海鸥教授表示，随着相关领域对国产数控复合制造装备的信赖程度不断提升，在即将到来的“十四五”期间，“铸锻铣一体化金属3D打印”技术必将迎来黄金发展期。