西安增材制造技术路线“百花齐放”

有没有可能？在一个正方体内，密密麻麻地布满微通道结构，使其内部结构的表面积远大于外部结构的表面积？

当然可以。这种结构设备是取代传统换热装置的微通道换热器。它采用化学蚀刻技术，在金属薄板上蚀刻出微米至毫米量级的换热单元通道，制造出换热芯板。再将不同流道形式的冷热芯板交替堆叠在一起制造而成。

如果用传统焊接方式将芯板熔焊，那么微通道的结构将在一定程度上受损。然而随着增材制造概念的提出，一种与增材制造思想紧密结合的特种焊接工艺——扩散焊技术应运而生。


增材制造不止3D打印

扩散焊接是一种借助高温下相互接触的材料局部塑形变形，使两个工件接触面之间形成原子扩散，从而实现冶金结合的精密连接方法。

“扩散焊接通常用于难以或不可能形成高性能熔焊或其他形式的场合，例如具有复杂内部结构的部件。”陕西智拓固相增材制造技术有限公司总经理张昊说道。

据了解，这种制造技术不同于3D打印过程中会出现液体变成固体的情形，可以全程保持固相状态，可以充分保证材料与结构的稳定性。

“现在所说的金属‘增材制造’概念也是基于金属焊接技术加上现在数字化技术的升级结合。3D打印常见的焊接方法包括电弧焊、激光焊、电子束焊等，我们则采用的是扩散焊。可以说，我们和3D打印技术是互补的。”张昊说道。

面对复杂产品，传统机械加工很难实现，但是3D打印等增材制造技术可以完美解决。如在取代传统换热装置的微通道换热器上，增材制造技术可以实现复杂内部结构结合的精密连接。在火箭相关零件制造上，增材制造技术可以解决传统零件尺寸大、易变形等问题……

“增材制造是制造业领域的颠覆性技术，在这种技术概念之下，各个细分赛道都在做持续不断的创新，造就了如今增材制造技术领域‘百花齐放’的喜人局面。”张昊说道。

航空航天加速产业升级

增材制造技术，具有单件小批量复杂结构快速制造优势，在航空航天领域具有广泛应用。

目前，金属增材制造技术已发展成提高航空航天设计与制造能力的核心技术，其应用范围已从零部件（飞机、卫星、高超飞行器、载人飞船的零部件打印）扩展至整机（发动机、无人机、微/纳卫星）等。

“我们目前充分利用增材制造与减材加工的优势，可以实现高精度开发出高性能、复杂结构零件加工的难题，实现发动机机匣，螺旋叶轮等复杂零件的增减材一体化制造。”国家增材制造创新中心主任卢秉恒院士向记者说道。

谈及西安航空航天与增材制造产业之间的关联，卢院士表示，西安具备良好的航空航天产业基础，这有力推动了西安增材制造产业的发展。增材制造技术能生产出更复杂精细的零件与产品，这对航空制造业的研发尤为重要，因为它显著缩短了研发周期，降低了成本，提高了效率。

记者从西安市工信局获悉，西安增材制造产业今年前三季度营业收入达到147亿元，同比增速达6.7%。相关业内人士分析，这与今年增材制造技术在西安航空航天方面的广泛应用密不可分。

创新驱动增材制造业发展

今年4月，《陕西省培育千亿级增材制造产业创新集群行动计划》印发，进一步明确了陕西增材制造产业链发展的“路线图”。陕西省工信厅发布的相关数据显示，陕西增材制造领域持有近700项专利，数量居全国第一。

目前，陕西已经形成以西安交通大学、西北工业大学、西北有色金属研究院为核心，以增材制造研究院、铂力特、天元制造等创新主体为支撑，集工业软件、材料、设备和应用服务于一体的产业创新集群。

西安作为增材制造与再制造技术产业创新主体和主引擎，在高新区建设全球增材产业创新中心，在经开区规划建设国家再制造产业创新中心等。同时，西安拥有全国唯一一个国家增材制造创新中心。

“国家增材制造创新中心始终以国家战略目标和制造业转型升级为导向，瞄准前沿共性关键技术，攻克了一系列‘卡脖子’技术难题，通过多学科交叉和‘政产学研用金’协同，促进科技创新与产业创新融合发展。”国家增材制造创新中心主任卢秉恒院士说道。

文/西安报业全媒体记者 刘骁华

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