在全球進入飛速發(fā)展的如今,想要成為強國,除了有強大的軍事能力之外,科學技術也是必不可少的。
“落后就要挨打”,這是最為赤裸的現(xiàn)實。
也正是因為如此,無論是曾經(jīng)山河動蕩之時,還是如今國泰民安之際,都有無數(shù)科研工作者在背后默默奉獻著自己的智慧力量。
說到張海鷗教授,許多人都會覺得十分陌生,然而,就是這樣一位低調(diào)的教授,卻是我國“金屬3D打印”技術領域的領軍人物。
科研工作者
2020年8月,中國商務部和科技部最新擬定的《中國禁止出口限制出口技術目錄》中,便有“鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術”。
由此可見,該項技術對于國家發(fā)展,有著怎樣重要的作用。
那么,這個不亞于光刻機的技術,到底有多牛呢?
張海鷗
彎道超車
盡管人們對于“3D打印”這個概念,是近幾年才有了普遍認知,但事實上,早在1986年時,便已經(jīng)有了3D打印這個概念。
所謂的3D打印,實際上是一種以數(shù)字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式,來構(gòu)造物體的快速成型技術。
最早研究出這種技術的,是美國科學家查克·赫爾。
1986年,世界上第一臺商業(yè)3D打印機橫空出世,對于美國而言,這無疑是一個重大利好消息。經(jīng)過多年的研發(fā)、調(diào)整,2005年,市場上有個高清晰彩色3D打印機Spectrum Z510,由唯一獲有該項技術授權的美國ZCorp公司,成功研發(fā)。
3D打印
該項技術當時領先于全球,被應用于諸多領域之中。但是,這項技術在當時,并沒有被公開化。畢竟,美國對于“技術封鎖”上,向來是全球領先的。
2010年11月,美國再次領先全球,打造出了第一輛,由3D打印而成的汽車Urbee。
次年,美國又率先發(fā)布了全球第一款3D打印比基尼。
而后,英國研究人員不甘示弱,于2011年7月,緊隨其后研發(fā)出了世界上第一臺3D巧克力打印機。而后開始英國開始“彎道超車”,并且取得了相當不錯的成績。
3D巧克力打印機
2011年8月,英國南安普敦大學工程師們,經(jīng)過長期研發(fā),開發(fā)出了全球第一架3D打印飛機。2012年11月,蘇格蘭科學家們再得一分,利用人體細胞首次使用3D打印機,打印出了人造肝臟組織。
直到此時,美國與英國,仍是3D打印技術方面的佼佼者。
2018年,俄羅斯突破技術瓶頸,在零重力下,利用國際空間上的3D生物打印機,成功打印出了實驗鼠的甲狀腺。
2019年4月15日,以色列特拉維夫大學研究人員,再次締造奇跡,利用病人自身組織為原材料,打印出了全球首顆擁有細胞、血管、心事和心房的3D打印心臟。
可以想象,完全成熟的3D打印技術,將會像我國神話故事《神筆馬良》的“神筆”,在民生、軍事、醫(yī)療等體系,都有著極高的作用價值。
3D生物打印機
然而,我們可以發(fā)現(xiàn),在諸多3D打印技術的發(fā)展史中,卻并沒有我國的一席之地。但是,這并不影響我國的后來者居上。
在國外勢力的層層技術封鎖之下,我國想要在3D打印技術方面有所突破,是一件十分艱難的事情。
然而,國人最不怕的便是困難。“困難是彈簧,你弱它就強”,越是有難度的事情,便越能激發(fā)國人的進取之心。
主要研究金屬及FGM零件增材制造、新材料制備成型加工一體化、機器人成型等方面的張海鷗教授,便帶領研發(fā)團隊,耗時12年,突破了技術難題,使我國在3D打印技術方面,實現(xiàn)了“彎道超車”。
張海鷗
后來者居上
2012年,這一年發(fā)生了許多大事,而有一件老百姓們不太關注的事情,也悄然發(fā)生。
這一年,由張海鷗教授團隊發(fā)明的金屬3D打印技術——智能微鑄鍛銑技術,也就是在3D打印中同步復合鍛打技術,成功應用于一臺設備。
2016年,由張海鷗教授團隊發(fā)明的首臺世界上最大鍛件(16㎡)的3D打印設備,成功打印出了世界上第一批可以實際應用的3D金屬打印技術鍛件。
這扭轉(zhuǎn)了之前3D打印技術,在實際應用上,名聲大過實力的微妙局勢。
這意味著,曾經(jīng)鑄鍛焊銑分離、流程長、需大型鑄鍛削設備、耗資源重污染、復雜件無法正義制造的傳統(tǒng)制造業(yè)難題,有了解決方式。
張海鷗
這些話說來輕巧,大家無法直觀地對其有所感受。那不妨舉個例子,傳統(tǒng)3D打印技術,就像是只能將菜炒熟的廚師。而智能微鑄鍛洗3D金屬打印技術,則是可以在其他廚師做蛋炒飯的時間內(nèi),做出一桌滿漢全席的超頂尖大廚。
曾經(jīng)3D打印無鍛造而難得鍛件的世界難題,最終因為張海鷗教授研發(fā)團隊,得到了解決。
而這項升級版3D金屬打印技術研發(fā)出來之前,我國曾經(jīng)被美、日、德等國,在制造業(yè)核心技術上桎梏的十分艱難。
作為一個工業(yè)生產(chǎn)大國,我國在低端數(shù)控機床的市場當中,占據(jù)了80%以上的市場份額,然而,高端機床上,我國卻處處受制于人。
3D打印
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2018年時,我國94%的高端機床,都是依賴于國外進口。而國外對于向我國出口高端數(shù)控機床,一直有著諸多限制。
這一點很好理解,一旦有了趁手的“武器”,我國便更加容易在高端制造業(yè)上獲取成績。
而我國一旦在此方面飛速發(fā)展,必然會較如今形式更上一層樓,而這,卻是其他國家所不愿看到的。
因此,張海鷗教授研發(fā)團隊,在3D金屬打印技術上的重大突破,對于我國而言,是有著極為正面的利好作用的。
不同于以往只能應用于一些玩具等,實用性低的3D金屬打印技術,鑄鍛銑一體化3D打印技術的實用性極強。
張海鷗
曾經(jīng)難以通過3D打印技術,制造出來的精密零件,在有了這項技術后,有了更簡單、迅速的制造方式。
與此同時,該項技術還結(jié)合了超細等軸晶工藝,這可以保障生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量,幾近于百分百合格率。
極高的韌性、耐磨性、延展性等,更是使得使用該技術生產(chǎn)出來的零件,有著更強的實用性和更長的使用時間。如此高質(zhì)量的零件,在應用于重要項目領域的時候,優(yōu)勢變得尤為突出。
無論是高鐵、飛機還是火箭,曾經(jīng)無法通過3D金屬打印技術制造的零件,在該項技術研發(fā)成功后,都有了更好、更快的生產(chǎn)方式。
鐵路關鍵部件轍叉與重載超長導軌、大飛機C919承力件、超高壓耐腐蝕高精度異型殼體、碳鋼發(fā)動機過渡段,這些曾經(jīng)耗時耗力的部件,都有了更快的生產(chǎn)方式。也正是因為清楚該項技術有多高的實用價值,美國終于“坐不住”了。
張海鷗
意義重大
沒有技術就要受制于人,這一點在諸多實時報道中,便可窺見一斑。
華為作為國企中的領軍人物,便數(shù)次遭到美國的技術封鎖。美國曾試圖,通過全面封鎖華為的芯片供應鏈,達到鉗制華為發(fā)展和我國經(jīng)濟等險惡目的。
美國曾放言,只要是使用了美國軟件或者設備的公司,哪怕只是一顆螺絲,想要向華為提供芯片,都要向美國申請許可證。當然,華為沒有因為這樣的技術封鎖而停滯不前,中國科技力量,在一次次封鎖中,不斷地成長變強。
但是,我們無法否認的是,我國芯片制造業(yè)的發(fā)展受限,很大一部分原因源于,我國在獨立研發(fā)、制造高尖端芯片制造核心裝備——光刻機上的技術瓶頸。
芯片
某種意義上而言,誰擁有高尖端光刻機制造技術,誰在芯片領域,便有著堪稱“行業(yè)龍頭”的地位。而這,也導致了我國一度在芯片制造業(yè)上處于被動局面。
而美國對于我國的技術封鎖,可不僅僅是局限于芯片。
但是,如今我國智能微鑄鍛銑3D金屬打印技術橫空出世,卻成功扭轉(zhuǎn)了我國在制造業(yè)上的頹勢,堪稱我國制造業(yè)“王炸”。
盡管兩項技術應用領域有所不同,但是,在如今全球制造業(yè)上,卻擁有著同樣至關重要的地位。有了該項技術,我國在諸如軍事、航空等工業(yè)制造方面,做到了“更快、更強”,一躍進入世界領先行列。
芯片
正因如此,該項3D打印技術,被稱為“中國機床之光”,是我國制造業(yè)彎道超車至關重要的一環(huán)。因此,其與被稱為“半導體工業(yè)皇冠上的明珠”的光刻機,重要性不相上下。
美國航空發(fā)動機制造商,3次前往我國,想要高價購買擁有該項技術的3D打印設備。
然而,這一次,它們的精明算盤,注定打不響了。
美國航空發(fā)動機制造商,不惜許諾重金“三顧茅廬”,其根本目的,不僅僅是為了其之后更好、更快的效率生產(chǎn),更是為了有機會能夠剽竊該項世界領先的制造業(yè)核心技術,將其占為己有。
3D打印
曾經(jīng)在數(shù)控機床技術上領先于我國,對我國進行了諸多封鎖限制的國家,如今卻妄圖染指我國獨立研發(fā)的新技術,這是極為諷刺的。都說“科學無國界”,但是,科學家卻都有自己的祖國。
張海鷗教授身為一名中國人,在巨大的利益誘惑面前,沒有半分的動搖和遲疑。
因此,張海鷗教授堅定拒絕出售該項技術、設備,而后國家更是將該項技術列入了“禁止出口目錄”之中。
由于該項技術的保密性極高,我們無法得到確切的數(shù)據(jù)支持,來講述該項技術的整個研發(fā)和生產(chǎn)流程。但是,從已公布內(nèi)容中,我們可以得知,該項技術的應用十分廣泛。
數(shù)控機床
無論是金屬3D打印鍛件業(yè)務,還是開發(fā)電弧/等離子弧/激光大型金屬3D打印裝備業(yè)務上,該項技術的優(yōu)勢都更為明顯。
性能最好、效率最高、成本最低、節(jié)能綠色,是該項技術最為顯著的特征。
相比于傳統(tǒng)鍛造工藝,該項技術在生產(chǎn)周期可縮短75%以上,降低耗材量50%以上,生產(chǎn)能力提高100%以上,能耗降低90%以上。
從我國歷年來不斷締造的世界奇跡中,我們不難看出,我國已經(jīng)逐漸具備了“反向封鎖”的實力,而這,是無數(shù)科研人員日以繼日研發(fā)所帶來的美好果實。