美國(guó)人又來(lái)了,這是第三次。
手里拎著三十多億現(xiàn)金,想買(mǎi)的不是房子車(chē)子,而是一臺(tái)灰撲撲的機(jī)器——中國(guó)剛研發(fā)出來(lái)的"鍛鑄銑一體化金屬3D打印機(jī)"。
這臺(tái)看起來(lái)不起眼的設(shè)備,能把戰(zhàn)斗機(jī)零件直接打印成型,而且強(qiáng)度比傳統(tǒng)鍛件還要高。結(jié)果?還是被一句"技術(shù)不賣(mài)"擋在門(mén)外。
三十年前我們拿著樣品去美國(guó)求購(gòu)設(shè)備,三十年后他們拎著錢(qián)箱來(lái)敲我們的門(mén)。
3D打印的死穴
說(shuō)起3D打印,很多人第一反應(yīng)就是那些塑料小玩意兒,什么卡通人偶、手機(jī)殼之類(lèi)的。但金屬3D打印可是另一回事,這玩意兒從一開(kāi)始就瞄準(zhǔn)的是航空航天、軍工這些高端領(lǐng)域。
問(wèn)題是,國(guó)外搞了四十年,激光、電子束各種高科技輪番上陣,打印出來(lái)的金屬零件還是有個(gè)致命缺陷——脆。用行內(nèi)人的話(huà)說(shuō),就是"像餅干一樣脆",根本達(dá)不到航空級(jí)別的強(qiáng)度要求。
這個(gè)問(wèn)題的根源在哪?傳統(tǒng)金屬3D打印就像蓋房子,一層一層往上堆。激光或者電子束把金屬粉末熔化,冷卻后形成一層,然后再熔化下一層粉末,如此反復(fù)。聽(tīng)起來(lái)挺合理,但問(wèn)題就出在這個(gè)"層層堆疊"上。
金屬在這種逐層凝固過(guò)程中,內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)松散,層與層之間結(jié)合不夠緊密,就像千層餅一樣容易分層。更要命的是,這種結(jié)構(gòu)在承受應(yīng)力時(shí)特別容易開(kāi)裂,完全達(dá)不到鍛造件那種致密強(qiáng)韌的標(biāo)準(zhǔn)。
國(guó)外的研究人員也不是沒(méi)想過(guò)辦法,什么熱處理、后加工處理都試過(guò),但效果始終不理想。成本倒是越搞越高,一臺(tái)進(jìn)口的金屬3D打印設(shè)備動(dòng)輒幾百萬(wàn)美元,打印材料還得用特制的金屬粉末,價(jià)格比黃金都貴。
中國(guó)的技術(shù)革命
就在全世界都在這個(gè)技術(shù)死胡同里打轉(zhuǎn)的時(shí)候,華中科技大學(xué)的張海鷗團(tuán)隊(duì)想出了一個(gè)"簡(jiǎn)單粗暴"的辦法:既然問(wèn)題出在組織松散,那就一邊打印一邊"錘"它。
這個(gè)想法聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)像胡鬧,但原理其實(shí)很樸素。他們?cè)O(shè)計(jì)了一套"電弧熔絲+微型鍛打"的同步工藝。簡(jiǎn)單說(shuō)就是:電弧把金屬絲熔化成液滴,趁著這些液滴還沒(méi)完全凝固的時(shí)候,微型鍛壓錘立刻跟上,像鐵匠打鐵一樣,把這些半凝固的金屬給"錘實(shí)"了。
這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像古代鐵匠打鐵,一邊燒一邊錘,錘出來(lái)的鐵器又硬又韌。只不過(guò)現(xiàn)在是精密控制的微型版本,每一層金屬在凝固過(guò)程中都被精確地壓實(shí),消除了傳統(tǒng)3D打印那種松散的層狀結(jié)構(gòu)。
用這種方法打印出來(lái)的鈦合金構(gòu)件,強(qiáng)度指標(biāo)完全達(dá)到了鍛造件的標(biāo)準(zhǔn),有些項(xiàng)目甚至還要更好。最關(guān)鍵的是,這種"鍛打強(qiáng)化"是在打印過(guò)程中同步完成的,不需要額外的后處理工序。
并且傳統(tǒng)的金屬3D打印需要昂貴的金屬粉末和進(jìn)口激光器,張海鷗他們直接用普通的焊絲做原料,用國(guó)產(chǎn)的電弧技術(shù)替代進(jìn)口激光設(shè)備。這一套組合拳下來(lái),成本直接降到了國(guó)外同類(lèi)設(shè)備的十分之一。
有人做過(guò)測(cè)試,用這臺(tái)設(shè)備打印的鈦合金飛機(jī)葉片,直接裝到國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)上都沒(méi)問(wèn)題,完全符合航空標(biāo)準(zhǔn)。這意味著什么?意味著中國(guó)在金屬3D打印這個(gè)領(lǐng)域,從技術(shù)追趕者一躍成為領(lǐng)跑者。
美國(guó)求購(gòu)三連擊
美國(guó)人的態(tài)度變化很有意思。第一次來(lái),想要整套技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)_(kāi)價(jià)不菲,被禮貌地回絕了。第二次來(lái),說(shuō)只要技術(shù)授權(quán)就行,可以分成,還是被搖頭拒絕。第三次干脆帶著三十多億現(xiàn)金,說(shuō)價(jià)格可以再談,結(jié)果還是碰了一鼻子灰。
這臺(tái)機(jī)器能干什么?能直接打印戰(zhàn)斗機(jī)零件。F-22、F-35那些復(fù)雜的鈦合金部件,傳統(tǒng)制造需要上萬(wàn)噸的鍛壓機(jī),還得排隊(duì)等半年。中國(guó)這套設(shè)備,一個(gè)晚上就能打印完成,而且強(qiáng)度絲毫不遜色。
如果把這項(xiàng)技術(shù)賣(mài)給美國(guó),他們很快就能復(fù)制推廣,到時(shí)候中國(guó)在高端軍工制造上好不容易建立起來(lái)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)就沒(méi)了。更重要的是,這種"按需制造"的能力,本身就是一種戰(zhàn)略威懾。
想想看,傳統(tǒng)的航空制造業(yè)需要龐大的產(chǎn)業(yè)鏈支撐,從原材料到鍛壓設(shè)備到加工中心,每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能被"卡脖子"。但有了這種一體化的3D打印技術(shù),很多關(guān)鍵零件可以就地取材,現(xiàn)場(chǎng)制造,大大降低了對(duì)外部供應(yīng)鏈的依賴(lài)。
美國(guó)人很清楚這一點(diǎn),所以才會(huì)一次次地登門(mén)求購(gòu)。但正因?yàn)槿绱?,這項(xiàng)技術(shù)更不能輕易外流。國(guó)際博弈就是這樣,技術(shù)握在自己手里,才有話(huà)語(yǔ)權(quán)。
制造業(yè)革命
中國(guó)這套一體化3D打印設(shè)備,占地面積不到半個(gè)籃球場(chǎng),能耗比傳統(tǒng)工藝低50%,卻能替代一整條鍛造生產(chǎn)線(xiàn)的功能。更關(guān)鍵的是,它的制造過(guò)程高度靈活,今天打印飛機(jī)零件,明天就能改打印汽車(chē)部件,只需要更換一下程序和原料。
這種靈活性在軍工領(lǐng)域尤其寶貴?,F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)節(jié)奏快,裝備更新?lián)Q代也快,傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式往往跟不上需求變化。而"按需制造"模式可以快速響應(yīng)各種特殊需求,從"能不能造"直接跳躍到"想不想造"的境界。
使用這種技術(shù),一臺(tái)C919大飛機(jī)的燃油噴嘴,從傳統(tǒng)工藝的幾個(gè)月制造周期壓縮到幾天。而且由于是一次成型,零件的可靠性和一致性都有顯著提升。
從產(chǎn)業(yè)安全角度看,這項(xiàng)技術(shù)的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值更加明顯。以前中國(guó)的高端制造業(yè)經(jīng)常面臨"卡脖子"問(wèn)題,關(guān)鍵零件依賴(lài)進(jìn)口,一旦國(guó)際關(guān)系緊張,供應(yīng)鏈就可能中斷?,F(xiàn)在有了這種自主可控的制造技術(shù),很多"卡脖子"問(wèn)題可以通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)解決。
這就是為什么美國(guó)人如此渴求這項(xiàng)技術(shù),也是為什么中國(guó)堅(jiān)決不肯出售的根本原因。技術(shù)自主權(quán)不僅僅是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,更是一個(gè)國(guó)家安全問(wèn)題。掌握了核心技術(shù),才能在國(guó)際博弈中掌握主動(dòng)權(quán),才能在關(guān)鍵時(shí)刻不受制于人。
三十年的時(shí)間,角色完全反轉(zhuǎn)。從當(dāng)年我們拿著樣品去美國(guó)求購(gòu)設(shè)備,到今天他們帶著現(xiàn)金來(lái)敲我們的門(mén)。這個(gè)故事告訴我們一個(gè)簡(jiǎn)單而深刻的道理:在這個(gè)世界上,真正的話(huà)語(yǔ)權(quán)來(lái)自于技術(shù)實(shí)力,而技術(shù)實(shí)力只能靠自己的雙手去創(chuàng)造。
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