一项技术火遍全球,连美国企业都想来合作,但却屡遭拒绝,可它们并没有放弃,反而更加积极了。中国在3D金属打印技术上,到底有多厉害呢?
【3D发展,脚踏实地】
一直以来,3D打印技术都是新时代的高科技代表,被很多国家当成重点来发展。啥是3D打印呢?
3D打印技术,就是先有个数字模型做基础,然后用金属或者塑料这些材料,一层一层地打印出来,形成立体的3D效果。
简单来说,3D打印技术能照着图纸,把平面的东西变成三维立体的物件,满足大家在生产和生活上的各种需要。
跟一般的生产方式比起来,3D打印技术好处多多。它打印东西特别快,还能一下子做出好多,这样一来,用的人、东西和钱就都少了很多。
同时,3D打印技术不受时间和地点的限制,能让生产效率更上一层楼。现在,很多防疫用品,比如医用面罩、口罩、护目镜等,都是靠3D打印技术在流水线上生产出来的。
这么厉害的3D打印技术,在真正推出之前,可是经历了很久很久的研究和探索呢。
1986年,美国花了大钱,造出了新的3D打印机。到了2010年,他们用3D打印技术,整出了一辆完整的汽车。从那以后,美国还不断尝试在轻工业上突破,比如打印3D衣服这些产品。
看到美国在3D打印技术上不断进步,其他国家心里也敲起了警钟,于是都加大了这方面的投入。
2011年,英国推出了能打印巧克力的3D打印机,让人眼前一亮。没多久,英国又在3D打印飞机方面取得了重大突破。
让人大吃一惊的是,英国居然开始用3D打印技术来做医学上的事情,成功“打印”出了人体肝脏组织。
进入21世纪后,俄罗斯、以色列这些国家奋起直追,陆续成功制造出了像人体心脏这样复杂的器官。
从那时候起,像英国、美国这些西方的资本主义大国,就已经在3D打印技术上占了上风,说话特别算数。
很明显,中国在这个领域起步比较晚,但未来发展潜力巨大。像美国、英国这些国家,一直把中国当作他们的心头大患。
所以,他们就利用3D打印技术设置了许多障碍,想堵住中国的发展道路。很长一段时间里,中国的3D打印技术几乎没什么进展。
好在经过众多科学家的不懈努力,多年后,中国在3D金属打印技术上取得了重大突破。3D金属打印,简单来说,就是用3D打印的方式来制造金属零件。
2012年,大家开始注意到一位叫张海鸥的专家。张海鸥带领的团队,通过使用3D金属打印技术,成功制造出了金属锻造件。
这种用金属进行3D打印的技术,好处多得没法比,简直就是中国制造业的大好事。
和普通的金属3D打印比起来,这种金属3D打印的速度要快上很多。
通常来说,一般的3D打印技术,主要是用激光把金属粉末烧化,然后再把这些熔化的金属放到机器上,重新塑造成固体物件。
就是说,在西方传统做法里,铸造、锻造和铣削是分开的,得用好多不同的机器和技术一起干。这样一来,机器和技术在换用的时候,就得花上好长时间,打印的效率自然就变慢了。
金属3D打印机解决了这个难题,它把各种技术都整合到了一台设备上,特别省时。
以前,用普通的3D打印技术得一星期才能干完的活儿,现在有了金属3D打印机,三天就能搞定。
另外,不让零部件到处搬运,这样能减少很多能源和资源的浪费,跟中国节能减排的目标很契合。
和其他3D打印技术比起来,3D金属打印要便宜一些。同样能生产零件的数控机床,在存放、运输、安装上要求特别高,一不小心就可能让机床出问题。
不过,3D金属打印不怎么需要维护,而且成本也挺低的。
很关键的一点是,3D金属打印技术操作起来很容易上手。就连那种加工最基础零件的小工厂,也能广泛用上这门技术来提升产量,它的未来发展空间比其他制造技术要大得多。
同时,这种3D金属打印机很厉害,它能把3D打印和其他功能巧妙地结合在一起。
比如说,用3D金属打印技术做完东西后,可以对那些零件进行打磨,让它们表面更光滑,精度也就更高了。
另外,3D金属打印技术在咱们国家的高科技发展中扮演着重要角色。像铁路轨道那些核心地方,还有飞机的零件,都得靠锻造技术来搞定。
有了3D金属打印技术的加入,不仅能让生产速度飞快提升,做得更精细准确,而且在实现国家强大的目标上,它还会成为最有力的帮手。
在美国、英国等国家的重重阻挠下,中国这项顶尖的3D金属打印技术,成为了打破国外技术限制的主力军。
【昂首阔步,告别被动】
看到中国在3D金属打印技术上取得进展,美国和其他一些西方国家心里开始有点不踏实了。
要是中国广泛采用3D金属打印技术,那西方国家在制造业好不容易攒下的优势,可就要烟消云散了。
以前啊,西方国家为了阻止中国进步,对咱们的制造业下了狠手,特别是在芯片这块儿,表现得特别明显。
近几年,美国跟中国华为之间的较量闹得沸沸扬扬。美国政府为了遏制华为在芯片和5G技术上的进步,亲自出手,不让美国公司把零件卖给华为。
这就是中国和美国在芯片方面长期存在的老问题了。说到芯片,那就肯定得聊聊光刻机。
光刻机就像用光当刻刀,在硅胶片上刻出芯片的模样。换句话说,它就是制造芯片的关键机器。因为要用到光刻机,得先有光学和电子工业的基础才行。
因此,光刻机非常贵,价格一般在三千万到五亿美元左右。而且,全球能制造光刻机的公司也寥寥无几。
你知道制造光刻机有多不容易吗?有个美国科学家自己说:“就为了光刻机里那么一个小部件,我整整调试了十年!”
荷兰的科学家们也说,就算他们公布了光刻机的设计图纸,其他人还是造不出来。
一直以来,中国在芯片这行当里起步较晚,所以要说我们国家有技术顶尖的光刻机,那简直是难上加难。因此,咱们国家的光刻机大多都得靠进口。
这时候,美国为了不让中国在科技上进步,老是去挑唆像荷兰这样有光刻机技术的国家,不让它们跟中国做生意,想以此来卡住中国的芯片发展。
在美国的重重压力下,荷兰不得不停止向中国供应光刻机,这让中国芯片行业的发展可能陷入停滞状态。
不过,西方国家对中国制造业的限制,可不仅仅是芯片制造那么简单。
自打改革开放开始,中国的工业就像坐上了火箭,飞快发展,成绩亮眼,全世界都看得见。
不过在工业进步的路上,我们也碰到了个大难题,就是因为西方不给我们技术,导致我们国家自己做不出精细的零件来。
为了做出精细的零件,中国采用了数控机床,靠这种机器来给零件定型、切割。
不过,数控机床也会碰到像误差这样的问题。根据统计数据,咱们国产机床出错的几率,往往是德国机床的两倍。所以,咱们国家的机床在市场上占的份额也比较小。
中国碰到急需的精密零件时,一般都会选择从国外买。可这样一来,用外国的精密零件,中国就老得听别人的,挺被动的。
拿中国航空航天来说吧,一般民航飞机的尾巴部分是德国造的,身子是法国产的,而飞机的侧翼呢,则是英国提供的。
要是英国、法国这些西方国家联手,对中国搞技术和贸易上的限制,那中国的高新技术产业可就发展不起来了。
现在这个时候,中国人明白了,咱们国家得在零件制造方面加把劲,这样才能应对以后可能出现的各种挑战。
【筚路蓝缕,不忘初心】
于是,面对困难,中国人认真反思,废寝忘食地研究。就在这时,华中科技大学的张海鸥教授脱颖而出。
张海鸥是生产方面的顶尖高手,他非常明白中国自己掌握核心技术有多重要。所以,造出一台能够生产精细零件的机器,就成了科研人员一起努力的方向。
同时,大家都知道,走这条自己研发的路,其实并不像想的那么容易。
不过,面对困难不退缩,心里清楚很难却还是要去做,这一直是咱们中国人的优点。就这样,张海鸥带着他的团队没日没夜地努力,踏上了艰难的旅程。
说到张海鸥,他的科研经历真的挺“传奇”。刚开始搞科研时,他一门心思扎进轧钢研究里,为此花费了不少精力和时间。
经过多年的打拼,张海鸥觉得自个儿总算是干出点成绩来了,高高兴兴地给导师看了他的研究成果。
谁也没想到,导师随口一句“日本那边这项技术都快搞定了”,就让张海鸥多年的努力,变成了废纸一堆。
为了能有更大的进步,张海鸥决定和老婆王桂兰一块去日本深造。王桂兰和张海鸥一样,心里也揣着个科研梦,他们互相打气,被大家叫做“华科的居里夫妇”。
王桂兰回想起,她和老公张海鸥在日本专心学习那会儿,整天忙着搜集资料,结果回国后,整理出来的资料装了满满31箱。
其实,在不停搜集资料,对比中国和日本的技术时,张海鸥有了很深的感受:“只有不断创新,才能找到未来,一直跟着别人走是不会有大前途的。”
1998年的时候,张海鸥已经收获了不少成果,于是他决定回到祖国做贡献。就这样,他和妻子一块儿去了华中科技大学教书。
那段时间里,张海鸥一直在琢磨怎么做出效率高、成本低、不用模具、还能快速生产的技术,期间也碰到了好多次的失败。
四年时光匆匆过去,张海鸥打定了主意,要在金属3D打印这行当里干出一番事业来。
到了2016年,经过了好久好久的研究,还有数不清的尝试和犯错,金属3D打印机终于有了个大概的样子。
海鸥团队厉害了,他们造出了全球头一批金属3D打印的锻件,把金属的锻造、锻压和铣削这三个步骤合成了一个,这在全世界可是独一份的。
【巨大成就,举世瞩目】
中国3D金属打印技术进步神速,很快就引起了大家的广泛关注。
就像专家讲的那样:“这项技术打破了西方长期以来的‘铸锻铣分开做’的老传统,预示着实验室里也能造出大型机械的新时代要来了。”
没过多久,中国在3D金属打印上的大成果就火遍了全球,许多国外的航空大公司都来找张海鸥,想跟他建立合作关系。
为了学到3D金属打印技术,美国企业接连三次向中国示好,展现他们的真心实意。
美国通用公司花了大价钱买下了德国和瑞典的两家3D打印公司,但这两家公司目前还在起步阶段,做不出性能特别好的东西。
很明显,要是美国公司学会了3D金属打印技术,那他们做起事来可就轻松多了,效率也会大大提高。
还记得那时候,美国就是不肯把光刻机卖给咱们中国,这事儿咱们中国人民一直记在心里,从来都没忘,也不敢忘。对于美国通用公司那种想占便宜、心怀鬼胎的要求,咱们中国也是直接就给拒绝了,一点都没犹豫。
现在,中国为了让3D金属打印技术更有用,已经把它用到实际生产里去了。
张海鸥和一家能造新型复杂钛合金接头的厂家联手,他们用3D金属打印技术,制作出了既结实又能抗拉伸、既柔软又有韧性、还不怕冲击的金属零件。
这时候,张海鸥也和西航动力、西安飞机制造两家公司联手,试着生产硅合金做的热压泵体和发动机过渡段这些部件。
就像北京工业大学的老师陈继民讲的那样
3D金属打印技术在航空航天、核电、舰船、高铁这些重要的行业里,有很大的发展空间。比如,它在制造寿命长、可靠性高的航空发动机关键零件上,具有很大的优势。
在3D金属这行当里,硬生生闯出了一片天地。
近几年,3D打印技术在全球继续迅猛前进,其中3D金属打印技术成了顶尖科技的佼佼者。让人高兴的是,中国在3D金属打印这块儿上处于领先地位。
不过,中国在3D金属打印这块儿取得的成果,还远远没到头呢。掌握了3D金属打印技术的中国,已经成功实现了超越,对于3D金属打印技术将来会怎么发展,我们就等着瞧好吧。
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