中国增减材复合机床取得突破！率先造出10米重型运载火箭连接环！

来源：[科工世界] 发布时间：2023-03-17 22:28 浏览：

增减材复合机床是结合3D打印技术的新型机床，这种机床可以实现一体化制造，能够在航空航天以及军工领域发挥关键作用。中国已经开发出各种增减材复合机床，并取得了许多突破。

国家增材制造创新中心自主研发出一系列金属熔丝增减材一体化制造设备，这些设备采用电弧、激光、等离子、电子束等作为热源，通过熔化丝材，制造出金属零部件，然后利用机器人或机床进行机械加工，还可以修复受损的零部件。国家增材制造创新中心设备的用户包括中国商飞、中国航天三院、宇通客车、中国一重、中国运载火箭技术研究院、法国赛峰集团等。

利用电弧金属熔丝增减材一体化制造设备，采用自主研发的增材制造路径规划软件和仿真模拟软件，国家增材制造创新中心已经制造出许多大型零部件，包括1.6米的高强铝合金飞机翼肋、1米的高强铝合金火箭燃料贮箱、铜合金船用螺旋桨等。

国家增材制造创新中心还用电弧熔丝增减材一体化机床，制造出国际首个采用增减材一体化制造技术的超大型环件。该环件为10米级高强铝合金连接环，是重型运载火箭的关键结构件。由于采用增减材一体化制造技术，简化了制造工艺，不仅降低了成本，还提高了效率，使得10米级连接环的生产周期缩短至750个小时。

与其他增材技术相比，电弧熔丝具有成形尺寸大、设备成本低、材料利用率高、沉积效率高等优点，但成形精度比较差，与机床结合，能够弥补电弧熔丝的不足。

此外，国家增材制造创新中心利用锤击强化、超声辅助、随形工装、激光冲击等技术，调控温度场、变形与应力，提高金属的硬度、抗拉强度和屈服强度。

另外，国家增材制造创新中心自主研发出LMDH系列五轴增减材复合加工中心，集激光熔化沉积技术与车铣加工于一体，可以实现增材成形和减材加工的自由切换，确保加工精度和表面质量，满足修复再制造的需求。该机床采用摇篮式五轴结构，可以实现复杂结构无支撑成形，能够一体化制造高精度复杂的零部件，以及具有内孔、内腔、内流道的零部件，机床定位精度为0.008毫米，重复定位精度为0.005毫米。

国家增材制造创新中心是由卢秉恒院士牵头筹建的，卢院士被誉为中国3D打印之父。

卢院士青少年时候的梦想是从事航天方面的工作，于是报考了北京大学固体力学系，但由于家庭出身不符合要求，最后，他被合肥工业大学机械制造专业录取。本科毕业后，他被分配到三门峡中原量仪厂做车床工人。

1979年，得知国家恢复研究生招生，他报考了西安交大机械专业研究生。当时，他已经成家立业，有两个孩子，还当上了厂长，但仍然选择回到学校学习知识。

1992年，他作为高级访问学者，参观美国企业时，看到了3D打印技术，他敏锐地意识到这一技术的重要性。回国后，已经48岁的他决定改变研究方向，带领4名博士生，把出国前剩下的十几万科研经费全部用于研发3D打印技术。没有资料，他们通过反复实验，验证技术的可行性。经费不足，许多零部件都是卢院士自己开机床做出来的。买不起3万美元的激光器，他们就与西北大学合作，用了3万元人民币制造出一台紫外光激光器。进口材料太贵，每公斤2000元，卢院士就和化工学院共同开发出光敏树脂，每公斤成本只要100元。尽管条件非常有限，但他们还是把3D打印机制造做出来。