張海欧：製造モデルの革新 - 中国の超短工程グリーンインテリジェント製造モデル

読む前に次の質問について考えてください。
1. 中国の製造業は発展モデルに革新を必要としているか？
2. 超短プロセスのグリーンインテリジェント製造の技術的ルートは何ですか?
3. 超短工程グリーンインテリジェント製造モデルの特徴は何ですか?
張海欧氏は華中科技大学の二級教授および博士課程の指導者であり、デジタル製造設備・技術国家重点実験室の金属 3D プリント分野の学術リーダーであり、中国付加製造産業連盟の学術委員会のメンバーです。武漢天宇智能製造有限公司主任科学者張海欧教授が率いるハイエンド鍛造マイクロ鋳造および鍛造複合付加製造技術は、世界初の3Dプリント鍛造品の製造に成功しました。この技術は世界初であり、2017年ジュネーブ国際技術発明展で金賞、中国発明協会特別賞を受賞しました。中国と米国で発明特許を取得しています。長年にわたり、張海欧教授のリーダーシップの下、チームは総会事前研究、重要な軍事製品支援プロジェクト、国家863計画、国家自然科学基金およびその他の垂直プロジェクトを含む30以上のプロジェクトを主宰および完了し、Journal of Applied Physics、Power Sources、Thin Solid Films、Surface and Coating Technology、Rapid Prototyping Journal、Journal of Materials Processing、Science Chinaなど、国内外の権威ある中核ジャーナルに300以上の論文を発表しました。彼は 18 件の国家発明特許と 2 件のソフトウェア著作権を取得しています。そのうち、「インテリジェントマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合製造」技術と設備は、中国と国際の発明特許を取得しており、大規模な高級金属複合鍛造品の高品質、高効率、低コストの積層製造技術として我が国のオリジナルであり、国際的にもトップクラスである。

イノベーションはトップレベルを狙わなければなりません。製造業のトップレベルは製造方法です。トップレベルのイノベーションが可能であれば、新たな技術ルートを切り開き、従来の技術方向や技術手段などを完全に覆すことが可能です。これは比較的重要なイノベーションであり、我が国の製造技術における欧米の技術追従という伝統的な路線を変える可能性があります。

鋳造と鍛造は、あらゆるハイエンド機器のハイエンド部品の製造に必要な技術です。鋳造と鍛造の歴史は古く、古代から鋳造が先で鍛造が後であり、鋳造と鍛造は別々の工程です。古代、刀は金属を溶かしてインゴットにし、それを何度も鍛造することで、鋳巣や気孔などの鋳造欠陥をなくし、結晶粒度を微細化し、鋳物の強度と靭性を高めて作られました。「鉄は熱いうちに打て」という工程を繰り返し、最終的に「鉄を泥のように切り裂く」ことができる刀が完成しました。
現代の鋳造と鍛造は、手作業の代わりに大型機械を使用しており、金属の溶解、自由鍛造、型鍛造を含む非常に長いプロセスです。1 つの着陸装置は、4 回の自由鍛造と 4 回の型鍛造を経る必要があります。このプロセスでは、繰り返し加熱する必要があり、複雑な部品を最初にいくつかの単純な部品に分割してから溶接する必要があります。処理後、最終的に複雑な部品が得られます。製造サイクルは非常に長く、多くの製造設備が必要です。

既存の製造モデルのボトルネック

従来の製造モデルのボトルネック<br>鋳造、鍛造、溶接、フライス加工の分離: 重機への依存、プロセスの長さ、材料除去量の増加、消耗品の多さ、エネルギー消費量と汚染の増加、非グリーンな鋳造と鍛造。

3Dプリントモデルのボトルネック<br>鍛造なしの鋳造：性能と信頼性は鋳造品には到達しにくく、変形や割れを抑えるのが難しい。鋳造と鍛造の中間の高品質なグリーン鋳造品です。米国のGEは、3Dプリントでは鍛造品は作れないと考えている。 中国の革新的な製造モデル - マイクロ鋳造、鍛造、フライス加工の統合製造<br>マイクロ鋳造、鍛造、フライス加工の超短工程による鍛造品の新しい製造方法の発明は、巨大な鍛造機や鍛造と熱処理の繰り返しの必要性を減らすか、またはなくすことが期待されており、材料を節約するグリーン製造モデルです。

マイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合成形プロセスの効果<br>マイクロ鋳造、鍛造、フライス加工複合成形プロセスを経て得られた12レベルの鍛造超微細等軸結晶は、均一で微細な等軸結晶であり、従来の鍛造等軸結晶とは異なります。結晶がより微細になり、強度と靭性を同時に向上させることができます。マイクロ鋳造と鍛造の複合プロセスの全体的な性能は、従来の鍛造と比較して強度、特に伸び、収縮、衝撃靭性が大幅に向上しています。
クランフィールド大学は、「アーク溶解と鍛造を3軸CNCマシンに統合し、部品の成形を開始するのは困難な作業となるだろう」と述べた。

チームはすでにこのチャレンジで優勝しており、その前に国際特許を申請していた。張海欧教授率いるチームが発明したマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工技術は、技術的に独創的で先進的であり、「Wohlers Report 2017」に掲載され、チームは世界初のマイクロ鋳造、鍛造、フライス加工製造設備を開発しました。現在、新たな応用分野には、超高強度鋼製着陸装置、エンジンタービン後部ケーシング、チタン合金製サスペンションボックスセクション、原子力水ポンプケーシング、宇宙密閉キャビン、ポンプジェット推進などが含まれます。これらのプロジェクトが完成すれば、中国はこの技術における世界をリードする地位を完全に確立することができます。

マイクロ鋳造・鍛造・フライス加工統合技術の展望
1. 大型鍛造機と長い工程に頼る伝統的な製造業の歴史を変え、「鋳造と鍛造を一体化、鉄は熱いうちに打て」を実現し、鍛造品の3Dプリントができないというボトルネックを打破しました。
2. 1 つの装置、金属ワイヤ、および非常に低い圧力を使用して鍛造品を得ることで、90% のエネルギーを節約し、単一機械の軽量負荷、省エネ、材料節約のグリーン製造を実現します。
3. 鍛造・フライス加工工程全体のデジタル製造を実現し、中国をリードする新しい超短工程グリーンインテリジェント製造モデルを構築する。
4.「中国製造2025」のベンチマークとなる成果となり、設計、材料、プロセス、テスト、設備などさまざまな要素に変化をもたらし、新しい技術、産業、市場のクラスターを形成し、伝統的な産業の転換を促進し、中国が西洋を追い抜くための戦略的チャンスとなる。

出典: デジタルイノベーション

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