中国科学家攻克3D数控机床，打破西方垄断，美国3次求购均遭拒绝

华中科技大学张海鸥教授带头研发，具有自主知识产权的铸锻铣一体化3D打印数控机床。曾获得多项国内外大奖，美国公司3次求购被拒，这个数控机到底为什么这么牛？

文章图片
数控机床是什么？
我们都用打火机烧过塑料，融化的塑料像液体一样，可以随便改变形状，这就是3D打印数控机床最初级的原理。在20世纪80年代，日本研究员拿来两种塑料加热成液态，通过自动化设备一点点的像挤牙膏一样挤出个三维塑料模型。这是最早的3D打印的应用。
当时的工艺只能融化塑料做零件，随着科技的发展， 3D打印数控机床慢慢可以融化金属做零件了，方式和电焊类似，将熔丝融化进行焊接。不过3D打印数控机床更加高端，可以融化金属直接制作需要的零件。前期只需要在电脑上，用CAD等绘图软件设计好，植入3D打印数控机床系统，程序开始自主学习，并操控机器手臂进行打印，通过OCR ，也就是智能视觉识别系统的紫外线或者激光校准测量系统，自主判断打印的零件是否存在瑕疵，并进行修改。

文章图片
金属打印需要高温，对于热源的温度要求就比较苛刻，一般可以用激光加热、光子束加热、等离子加热，但金属融化过程中容易受到温度、大气、环境等诸多因素的影响。造出来的零件会特别软，俗称金属抗疲劳性严重不足，而且这样造出来的零件会存在裂纹、疏松、气孔、或者压根不能成型，这就是一般3D打印数控机床的毛病，只能造个外形没有“内涵” 。那如何才能解决这个问题？关注我，了解更多中国科工的真相。

文章图片
考虑到现在3D打印数控机床的局限性，张海鸥教授团队研究了一台铸锻铣一体化3D打印数控机床。目的是制造出有外形又有“内涵”的零件，铸锻铣一体化3D打印数控机床融化金属使用的是电弧产生的等离子体，优点是光源便宜，温度高，但是缺点是温度比较难控制，等离子容易把金属融化成液态，成不了型。

文章图片
一般情况下可以通过降低电流，使等离子体的温度下降，进行铸造。但是打印速度也会下降，张教授决定不给焊枪降温，而是给融化的金属降温，在焊枪口，加装一套智能降温系统，通过OCR和温度感应设备，盯着整个打印过程，有什么变化，马上给金属进行降温或者升温，完成铸造过程。

文章图片
有了外形还不够，因为这样的零件比较软，根本不具备功能性，而古时候铁匠锻刀，都需要拿锤子砸击，提高金属的韧性，张教授想到的“锤子”是激光脉冲，脉冲可以产生动能，进行锻造，接着只需要增加一个刀具。就这样，可以进行切削和打磨，把铸造、锻造、切铣为一体的3D打印数控机床被制造出来了。

文章图片
但考虑到有些零件是合金，需要对两种及以上的金属融化焊接，两种金属的熔点肯定不一样，利用智能降温系统，增加了智能辅助系统，调整系统的灵活性，终于制造出高精度的铸锻铣一体化3D打印数控机床。