在昌平區(qū)沙河，有一排剛竣工的藍(lán)瓦白墻廠房，這是中關(guān)村昌平園區(qū)企業(yè)——中航天地激光科技有限公司的研發(fā)生產(chǎn)基地。中航天地的核心技術(shù)是“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”，即用激光技術(shù)將鈦合金逐層堆積，制造出鈦合金飛機(jī)整體構(gòu)件，而傳統(tǒng)制造方法是依靠鍛造和機(jī)械加工，不斷做“減法”。在昨天公布的國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)中，這項(xiàng)技術(shù)榮獲了一等獎(jiǎng)。
基地投產(chǎn)前，來(lái)自北京航空航天大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)蝸居在學(xué)校北門(mén)的一個(gè)小院子里。天天經(jīng)過(guò)門(mén)口的學(xué)生對(duì)它難有印象，偶有研究人員進(jìn)出。唯一引人注意的是，這個(gè)院子幾乎天天徹夜燈火通明。在這個(gè)毫不起眼的院子里，以王華明教授為首的團(tuán)隊(duì)卻在研發(fā)一種激光制造這種變革性的制造技術(shù)。
鈦合金強(qiáng)度高，耐蝕性好，耐熱性高，雖然造價(jià)昂貴，卻是制造飛機(jī)主風(fēng)擋整體窗框等整體構(gòu)件的優(yōu)質(zhì)材料。（下轉(zhuǎn)第三版）
（上接第一版）不過(guò)，傳統(tǒng)制造方法是鍛造和機(jī)械加工——先需要造一個(gè)模具，需要一年多的時(shí)間，再用萬(wàn)噸級(jí)的水壓機(jī)等大型鍛造設(shè)備來(lái)鍛造出鈦合金的零件毛坯，再對(duì)毛坯零件進(jìn)行大量機(jī)械加工，不斷再給材料做“減法”。材料利用率不足10%，90％以上的鈦合金材料都被切削浪費(fèi)掉了。
做“減法”費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢(qián)，王華明帶頭的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研發(fā)的是一種做“加法”的制造方式——通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，用激光將合金粉末熔化，一束激光有規(guī)則地在金屬材料上游走，一層層堆積起來(lái)，“生長(zhǎng)”出一個(gè)合金部件。這是國(guó)際材料工程與先進(jìn)制造技術(shù)交叉學(xué)科前沿領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向，有點(diǎn)類(lèi)似于現(xiàn)下時(shí)髦的3D打印。
張述泉是王華明帶的碩士研究生，2003年他加入研究團(tuán)隊(duì)時(shí)，正趕上這項(xiàng)技術(shù)的初步工程化階段。戴著紅外眼鏡，守在機(jī)器旁看著一個(gè)150毫米的小零件在激光中慢慢“生長(zhǎng)”，是他最享受的過(guò)程。張述泉說(shuō)，那會(huì)兒七八個(gè)小時(shí)才能做出一個(gè)A4紙大小的結(jié)構(gòu)件出來(lái)，但他們卻很高興。短短幾年過(guò)去，他們已經(jīng)可以制造出超過(guò)5平方米的飛機(jī)高性能鈦合金大型結(jié)構(gòu)件。
我國(guó)自主研發(fā)的飛機(jī)機(jī)頭鈦合金主風(fēng)擋整體窗框，尺寸大、形狀復(fù)雜。國(guó)內(nèi)的飛機(jī)制造廠無(wú)法用傳統(tǒng)鍛造方法制造，只有求助于一家歐洲公司，但是光每件模具費(fèi)就要價(jià)50萬(wàn)美元，而交貨周期還要等兩年。2009年，王華明團(tuán)隊(duì)僅僅用了55天，就把產(chǎn)品做了出來(lái)，零件成本還不到歐洲鍛造模具費(fèi)的1/10。這個(gè)突破，使我國(guó)成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)掌握飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形及應(yīng)用的國(guó)家。
“北航的這項(xiàng)科技成果，得到了北京市的高度重視。”王華明說(shuō)，中關(guān)村創(chuàng)新平臺(tái)組織召開(kāi)了重大科技成果產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目審批聯(lián)席會(huì)議，這個(gè)聯(lián)席會(huì)議由中央部委和市發(fā)改委、市科委等委辦局領(lǐng)導(dǎo)參加，決定將鈦合金激光快速成形技術(shù)列為重大科技成果產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，北京市予以400萬(wàn)元的政府股權(quán)投資支持。北京市聯(lián)合中航重機(jī)、北京北航資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有限公司等成立中航天地，并建設(shè)產(chǎn)業(yè)化基地，負(fù)責(zé)推進(jìn)“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”的產(chǎn)業(yè)化。與此同時(shí)，北京市還支持北航成立工程技術(shù)研究中心，繼續(xù)推進(jìn)大型關(guān)鍵金屬構(gòu)件激光直接制造的技術(shù)研發(fā)。
王華明和研發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)，是依靠產(chǎn)業(yè)化和工程研究這兩條腿走路，讓創(chuàng)新成果從實(shí)驗(yàn)室走向工程化和產(chǎn)業(yè)化，在國(guó)家重大裝備制造業(yè)中發(fā)揮作用。
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