孵化项目专访 | 浩棋科技:寻找超高速激光熔覆再制造技术与装备国产化的更多可能

时间:2024-03-18发布:吉大研究院

「高速激光熔覆技术」由德国弗朗恩霍夫激光技术研究所(Fraunhofer ILT)在2017年提出,随即得到了我国的高度重视。2019年国家科技部将高速激光熔覆确定为代替电镀的技术之一。据统计,2020年中国激光熔覆设备的市场规模已增长至115亿元,尤其在下游应用的新能源汽车、航空航天等领域需求十分旺盛。

就在前不久,重庆智能装备及智能制造这个千亿级产业,定下了2027年要突破5000亿元的目标。把目光落到吉林大学重庆研究院,这里的先进材料增材制造团队看到了“技术发展+经济突破”的巨大前景,让科研人员无比兴奋,决定创立一家企业,并且锁定了一个很明确的目标:实现超高速激光熔覆再制造技术与装备国产化的愿景。

激光熔覆的强化涂层、表面修复涂层与基体结合界面,因瞬态变化的温度场和大物性参数差异导致结合面易开裂;单一材料难以满足性能梯度化或功能多样化的要求;修复件需复杂后处理工艺、周期长、成本高,往往还只能起到暂时修复的作用,并不能完全恢复或有效延长修复零件服役周期。

基于上述问题,浩棋科技提出了一种将仿生表面微织构与激光熔覆技术相结合的表面强化涂层制备新方法,大幅度提高基体和涂层之间的结合强度,提高涂层性能允许阈值,有效解决界面开裂问题,增强耐磨、耐高温、耐腐蚀和抗氧化性能,且更加绿色环保,用通俗的话来说,就是赋予了设备“更强的生命力”。

左图为破损原件,右图为修复件

图片提供:浩棋科技

“我们的研发成员大部分来自机械、材料、化学和生物医疗专业的领军科学家和科研人士,博士学历占比达到80%以上。”浩棋科技总经理吴文波介绍到,“公司覆盖了完善的基础研究-生产-产品-市场全链条运营模式,能为客户提供高性价比零部件的激光增材制造技术、设备、工艺及配套解决方案。

公司研发总监赵雨博士是吉林大学鼎新学者,来到浩棋科技之前,在激光再制造技术与装备领域已经有8年研发经验。提到自己的专业领域,他便滔滔不绝的向我“安利”起他所在团队的领先技术。

据他介绍,目前浩棋科技已经在产业化阶段的一项“激光再制造技术-损伤零部件激光再制造技术”已经获得可喜成果:与更换新件相比,采用该技术废旧设备核心零部件利用率达到70%以上,修复和再制造后零件综合力学性能不低于原件性能的90%。内部缺陷可控制在1%以内,每再制造一台设备可新增产值11万。

“我们的表面修复及强化涂层制备技术也进入了工程化阶段,”赵雨博士提到,“主要包括表面仿生微织构颗粒强化涂层超高速激光熔覆技术,界面处宏观机械互锁、核壳陶瓷相微尺度钉扎互锁下跨尺度梯度结构超高速激光熔覆新机理及新工艺。采用该技术制备的强化涂层,外加陶瓷含量最高可达30%,涂层硬度相对于基体提高5倍左右,耐磨性提高了4倍左右。

除此以外,赵雨博士表示,还有一些实验阶段的技术,如以性能为驱动的材料-性能-后处理一体化的失效件激光再制造技术为基础,研发激光再制造专用装备。该装备无需后处理,同时可以实现性能的主动调控,实现材料-工艺-性能一体化制造。

浩棋科技的部分产品展示

2023年10月,重庆新闻联播报道了我市一批国内领先的研究成果,其中就重点采访了吉林大学重庆研究院-先进材料增材制造研究中心“增材制造技术”。报道指出,该项技术能够通过制造特殊涂层,让工业零件具备更好的刚性或韧性,并已经广泛投用于汽车工程、装备制造、航空航天、轨道交通、生物医疗等领域,在成渝地区已经开展市场化合作。

重庆新闻联播报道

我向浩棋科技了解到,目前公司正在针对航空航天、矿山机械、船舶、轨道交通等领域的动力系统和运动部件苛刻的工况条件(如磨损、腐蚀、疲劳等)导致零件的失效问题,制定关键零部件激光再制造技术。通过辅助能场系统、运动系统、定制专用夹具、控制系统等相互整合,针对具体场景研发专用零件定制化激光增材制造/再制造装备,为企业提高生产效率,缩短周期,降低成本。

“我们也非常欢迎各地有意向合作的客户联系我们,”采访最后,浩棋科技总经理吴文波最后提到,“我们尤为看中市场拓展、科研合作、定制开发等领域,也是为公司、项目的可持续发展提前谋划未来。”

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