機床號稱“工業(yè)之母”,現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)和價格,與機床是休戚相關(guān)的,我國作為全球第一大工業(yè)國,若要持續(xù)提升國產(chǎn)商品的全球競爭力,就一定要從機床技術(shù)革新入手。
一直以來,我國機床進出口都是貿(mào)易逆差,簡而言之就是進口額大于出口額,直到2019年6月以后,才開始逐漸變成順差,但是順差的金額并不明顯。
值得欣慰的是,最近我國機床工業(yè)工具協(xié)會公布的《2021年一季度機床工具行業(yè)經(jīng)濟運行情況分析》顯示,在2021一季度,機床的進口額是32.8億美元,出口額是40.3億美元,貿(mào)易順差達到7.5億美元,順差額是有史以來的最好的季度。
機床工業(yè)工具協(xié)會總結(jié)認為,日益創(chuàng)新已經(jīng)成為我國機床企業(yè)發(fā)展的主要動力,尤其是中國的新能源汽車、5G以及半導體等新興行業(yè),倒逼了我國的機床工具產(chǎn)業(yè)不斷去滿足新的需求,我國的機床產(chǎn)業(yè)正在從過去的離散型制造技術(shù)向系統(tǒng)集成和智能制造技術(shù)轉(zhuǎn)變,而且已經(jīng)開始走向定制化。
那么我國當前的機床創(chuàng)新到底有什么新變化?
今年有一個突出的案例可以作為代表,那就是華中科技大學機械學院張海鷗團隊承擔的“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項。
張海鷗博士團隊所研發(fā)的數(shù)控機床,憑借一種核心技術(shù)成功躋身高端機床,甚至還登上了我國限制出口名單。
而這項被中國壟斷、對外封鎖的技術(shù),正是自主知識產(chǎn)權(quán)的鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術(shù),由此誕生了世界首臺鑄鍛銑一體化3D打印數(shù)控機床。
為了這項技術(shù),歐美多國的跨國巨頭多次提出重金購買,都被中國拒絕,現(xiàn)如今這項技術(shù)更是被列入,禁止出口技術(shù)名單,讓我國在歐美主導的高端機床領(lǐng)域,也占有了一席之地,而且在這領(lǐng)域還走在了最前面。
那么這個機床到底有多重要呢?
舉個例子好了,在高端重工業(yè)領(lǐng)域,比如航空航天、核電工業(yè)、船舶制造、高速公路等方面,這一技術(shù)的機床可以大幅提升材料的高強韌特點,光是打印出來的磁浮列車懸浮架關(guān)鍵支撐部件,可以支撐磁懸浮列車按照時速600公里以上運行。
總而言之,這一機床所制造的材料,可以為我國未來在超高速、長壽命地面交通裝備制造方面開創(chuàng)全新的時代。這也難怪,歐美企業(yè)多次強烈希望能夠購買這一機床設(shè)備。
我們都知道,3D打印技術(shù)起源于國外,為何中國首先發(fā)明了這臺3D數(shù)控打印機床呢?
眾所周知,零件需要經(jīng)過鑄造、鍛造以及銑削三個環(huán)節(jié),最終才可以成型,在傳統(tǒng)工藝中,這三個環(huán)節(jié)是分開的,并且要求每個步驟都不可以出現(xiàn)失誤,例如在鑄造環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問題,整個零件就直接報廢,因此零件生產(chǎn)對于機床具有較高要求。
普通的3D打印技術(shù),可以將這三個步驟連接起來,更加省時省力,但卻有個弊端,無法滿足高端零件制造,而鑄鍛銑一體化金屬3D打印數(shù)控機床,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一臺機床,完成三大步驟,還能滿足高端零件制造,類似于傳統(tǒng)3D打印機床的升級版。
鑄鍛銑一體化金屬3D打印數(shù)控機床問世后,該項技術(shù)受到了美國關(guān)注,美國航空發(fā)動機制造商甚至多次前往中國,想要高價購買這款機床,截至目前,美國沒有一項3D打印技術(shù),能超過中國鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術(shù)。
中國能夠擁有鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術(shù),應該感謝張海鷗工學博士,張海鷗畢業(yè)于東京大學,90年年代末張海鷗回國擔任華中科技大學教授。2009年,張海鷗開始設(shè)想將金屬3D打印技術(shù)應用于數(shù)控機床領(lǐng)域,在過去的30年里,3D打印數(shù)控機床都沒有鍛造環(huán)節(jié),因此使用這項技術(shù)打印出來的零件,很容易出現(xiàn)各種品質(zhì)問題。
張海鷗突發(fā)奇想,將鍛造環(huán)節(jié)加入3D打印技術(shù),在破舊的華科實驗室,晝夜部分的攻堅技術(shù),經(jīng)過長達15年時間,張海鷗團隊終于研發(fā)出鑄鍛銑一體化金屬3D打印數(shù)控機床。
該項技術(shù)不僅是中國機床科技的突破,更推動了我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展,要知道在過去,中國發(fā)動機核心部件一直受制于人,但鑄鍛銑一體化金屬3D打印數(shù)控機床的出現(xiàn),讓中國已經(jīng)具備生產(chǎn)航空發(fā)動機案零部件能力。
中國雖然一直是制造大國,但在高端制造領(lǐng)域一直籍籍無名,而鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術(shù)的出現(xiàn),不僅解決了中國在核心零部件制造的問題,還對中國制造超高端領(lǐng)域發(fā)展奠定基礎(chǔ),對于我國而言重要性不言而喻。