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以吉林大學(xué)科研力量助推重慶產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
孵化項(xiàng)目專訪 | 浩棋科技：尋找超高速激光熔覆再制造技術(shù)與裝備國產(chǎn)化的更多可能
時(shí)間：2024-03-18發(fā)布：吉大研究院
「高速激光熔覆技術(shù)」由德國弗朗恩霍夫激光技術(shù)研究所（Fraunhofer ILT）在2017年提出，隨即得到了我國的高度重視。2019年國家科技部將高速激光熔覆確定為代替電鍍的技術(shù)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年中國激光熔覆設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模已增長至115億元，尤其在下游應(yīng)用的新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域需求十分旺盛。
就在前不久，重慶智能裝備及智能制造這個(gè)千億級(jí)產(chǎn)業(yè)，定下了2027年要突破5000億元的目標(biāo)。把目光落到吉林大學(xué)重慶研究院，這里的先進(jìn)材料增材制造團(tuán)隊(duì)看到了“技術(shù)發(fā)展+經(jīng)濟(jì)突破”的巨大前景，讓科研人員無比興奮，決定創(chuàng)立一家企業(yè)，并且鎖定了一個(gè)很明確的目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)超高速激光熔覆再制造技術(shù)與裝備國產(chǎn)化的愿景。
激光熔覆的強(qiáng)化涂層、表面修復(fù)涂層與基體結(jié)合界面，因瞬態(tài)變化的溫度場(chǎng)和大物性參數(shù)差異導(dǎo)致結(jié)合面易開裂；單一材料難以滿足性能梯度化或功能多樣化的要求；修復(fù)件需復(fù)雜后處理工藝、周期長、成本高，往往還只能起到暫時(shí)修復(fù)的作用，并不能完全恢復(fù)或有效延長修復(fù)零件服役周期。
基于上述問題，浩棋科技提出了一種將仿生表面微織構(gòu)與激光熔覆技術(shù)相結(jié)合的表面強(qiáng)化涂層制備新方法，大幅度提高基體和涂層之間的結(jié)合強(qiáng)度，提高涂層性能允許閾值，有效解決界面開裂問題，增強(qiáng)耐磨、耐高溫、耐腐蝕和抗氧化性能，且更加綠色環(huán)保，用通俗的話來說，就是賦予了設(shè)備“更強(qiáng)的生命力”。
左圖為破損原件，右圖為修復(fù)件
圖片提供：浩棋科技
“我們的研發(fā)成員大部分來自機(jī)械、材料、化學(xué)和生物醫(yī)療專業(yè)的領(lǐng)軍科學(xué)家和科研人士，博士學(xué)歷占比達(dá)到80%以上。”浩棋科技總經(jīng)理吳文波介紹到，“公司覆蓋了完善的基礎(chǔ)研究-生產(chǎn)-產(chǎn)品-市場(chǎng)全鏈條運(yùn)營模式，能為客戶提供高性價(jià)比零部件的激光增材制造技術(shù)、設(shè)備、工藝及配套解決方案。”
公司研發(fā)總監(jiān)趙雨博士是吉林大學(xué)鼎新學(xué)者，來到浩棋科技之前，在激光再制造技術(shù)與裝備領(lǐng)域已經(jīng)有8年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。提到自己的專業(yè)領(lǐng)域，他便滔滔不絕的向我“安利”起他所在團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)先技術(shù)。
據(jù)他介紹，目前浩棋科技已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)化階段的一項(xiàng)“激光再制造技術(shù)-損傷零部件激光再制造技術(shù)”已經(jīng)獲得可喜成果：與更換新件相比，采用該技術(shù)廢舊設(shè)備核心零部件利用率達(dá)到70%以上，修復(fù)和再制造后零件綜合力學(xué)性能不低于原件性能的90%。內(nèi)部缺陷可控制在1%以內(nèi)，每再制造一臺(tái)設(shè)備可新增產(chǎn)值11萬。
“我們的表面修復(fù)及強(qiáng)化涂層制備技術(shù)也進(jìn)入了工程化階段，”趙雨博士提到，“主要包括表面仿生微織構(gòu)顆粒強(qiáng)化涂層超高速激光熔覆技術(shù)，界面處宏觀機(jī)械互鎖、核殼陶瓷相微尺度釘扎互鎖下跨尺度梯度結(jié)構(gòu)超高速激光熔覆新機(jī)理及新工藝。采用該技術(shù)制備的強(qiáng)化涂層，外加陶瓷含量最高可達(dá)30%，涂層硬度相對(duì)于基體提高5倍左右，耐磨性提高了4倍左右。”
除此以外，趙雨博士表示，還有一些實(shí)驗(yàn)階段的技術(shù)，如以性能為驅(qū)動(dòng)的材料-性能-后處理一體化的失效件激光再制造技術(shù)為基礎(chǔ)，研發(fā)激光再制造專用裝備。該裝備無需后處理，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)性能的主動(dòng)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)材料-工藝-性能一體化制造。
浩棋科技的部分產(chǎn)品展示
2023年10月，重慶新聞聯(lián)播報(bào)道了我市一批國內(nèi)領(lǐng)先的研究成果，其中就重點(diǎn)采訪了吉林大學(xué)重慶研究院-先進(jìn)材料增材制造研究中心“增材制造技術(shù)”。報(bào)道指出，該項(xiàng)技術(shù)能夠通過制造特殊涂層，讓工業(yè)零件具備更好的剛性或韌性，并已經(jīng)廣泛投用于汽車工程、裝備制造、航空航天、軌道交通、生物醫(yī)療等領(lǐng)域，在成渝地區(qū)已經(jīng)開展市場(chǎng)化合作。
重慶新聞聯(lián)播報(bào)道
我向浩棋科技了解到，目前公司正在針對(duì)航空航天、礦山機(jī)械、船舶、軌道交通等領(lǐng)域的動(dòng)力系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)部件苛刻的工況條件（如磨損、腐蝕、疲勞等）導(dǎo)致零件的失效問題，制定關(guān)鍵零部件激光再制造技術(shù)。通過輔助能場(chǎng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、定制專用夾具、控制系統(tǒng)等相互整合，針對(duì)具體場(chǎng)景研發(fā)專用零件定制化激光增材制造/再制造裝備，為企業(yè)提高生產(chǎn)效率，縮短周期，降低成本。
“我們也非常歡迎各地有意向合作的客戶聯(lián)系我們，”采訪最后，浩棋科技總經(jīng)理吳文波最后提到，“我們尤為看中市場(chǎng)拓展、科研合作、定制開發(fā)等領(lǐng)域，也是為公司、項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展提前謀劃未來。”