近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)官宣重大成果：張洪濤教授團(tuán)隊(duì)成功研制出國(guó)內(nèi)首套雙換能器超聲固相增材制造裝備。這一“國(guó)內(nèi)首套”的誕生，不禁令人追溯該技術(shù)的全球發(fā)展脈絡(luò)——原來(lái)早在十年前，美國(guó)Fabrisonic公司便已深耕超聲增材技術(shù)路線，并率先將設(shè)備推向工程化應(yīng)用。

超聲固相增材制造技術(shù)憑借獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為解決多材料產(chǎn)品加工難題的“利器”，尤其在滿足電磁功能零部件等高端產(chǎn)品需求上表現(xiàn)*。然而，相較于廣為人知的選擇性激光熔化技術(shù)（SLM），該技術(shù)市場(chǎng)需求相對(duì)小眾，導(dǎo)致全球范圍內(nèi)投身此領(lǐng)域的研發(fā)團(tuán)隊(duì)寥寥無(wú)幾。此前，該技術(shù)長(zhǎng)期處于美國(guó)壟斷狀態(tài)，相關(guān)設(shè)備與產(chǎn)品僅服務(wù)于美國(guó)本土需求。

但小眾需求不代表國(guó)內(nèi)無(wú)需。在航空航天、電子信息等領(lǐng)域，我國(guó)對(duì)多材料零部件的需求迫切。哈工大團(tuán)隊(duì)此次成功研制裝備，不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)*，更打破美國(guó)長(zhǎng)期的技術(shù)封鎖。盡管與國(guó)外技術(shù)起步時(shí)間相差十余年，可回顧SLM技術(shù)從國(guó)外引進(jìn)到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)化的歷程，我們有理由相信：從0到1的關(guān)鍵一步既已跨越，未來(lái)技術(shù)向市場(chǎng)的轉(zhuǎn)化升級(jí)，必將為我國(guó)高端制造領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展契機(jī)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張洪濤團(tuán)隊(duì)成功研制國(guó)內(nèi)首臺(tái)雙換能器超聲固相增材制造裝備，可實(shí)現(xiàn)6000-9000瓦雙頭輸出功率，滿足銅、鋁、鎳、鈦等多種功能材料及梯度材料的制備需求，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)銅/鋁、鋁/鈦等異質(zhì)材料的高質(zhì)量復(fù)合增材制造，為輕量化功能材料制備、熱敏感器件無(wú)損植入等領(lǐng)域開(kāi)辟了新的工藝路徑，未來(lái)可為我國(guó)航空航天、新能源汽車(chē)、光伏產(chǎn)業(yè)以及無(wú)人機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域提供綠色特種功能材料的快速制備新工藝。

超聲波增材制造（UltrasonicAdditiveManufacturing,UAM）是一種基于固相連接的先進(jìn)制造技術(shù)，通過(guò)高頻超聲振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能和熱能實(shí)現(xiàn)金屬箔材的逐層固結(jié)，與傳統(tǒng)熔焊工藝相比，其加工溫度低，可避免材料高溫氧化、相變及殘余應(yīng)力等問(wèn)題，尤其適用于異種金屬連接和功能梯度材料制備。然而，傳統(tǒng)超聲波增材設(shè)備因單側(cè)換能器功率不足，難以滿足大尺寸、高強(qiáng)度金屬構(gòu)件的制造需求。

在山東省重大科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目、山東船舶技術(shù)研究院、威海萬(wàn)豐鎂業(yè)及省內(nèi)其他企業(yè)資助和支持下，研究團(tuán)隊(duì)2013年*提出“輔助加熱式超聲快速成型方法及裝置”思想，2018年在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了“一種大功率推挽式超聲滾焊固結(jié)-增材制造裝置工藝路徑實(shí)現(xiàn)方案”，并且逐步開(kāi)展裝備迭代，*終實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)雙側(cè)雙換能器增材固結(jié)的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)同軸連接的雙換能器與雙變幅桿協(xié)同作用，在滾焊壓頭兩側(cè)形成推挽聯(lián)合控制結(jié)構(gòu)，顯著提升了能量輸出效率和工藝穩(wěn)定性。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)諧振模擬、壓頭粗糙度改善及輔助平臺(tái)開(kāi)發(fā)等工作不斷打造完善整體裝備。該裝備具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，目前樣機(jī)已進(jìn)入測(cè)試階段。

張洪濤團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于多能場(chǎng)電弧焊接與固相增材技術(shù)研究，先后提出“表面瞬時(shí)液膜”促潤(rùn)理論、異種金屬“激光-超聲聯(lián)合調(diào)控”界面優(yōu)化方法，成功研制我國(guó)首臺(tái)水下200米半自動(dòng)濕法焊接裝備、磁控等離子-MIG復(fù)合焊接系統(tǒng)等。8年來(lái)團(tuán)隊(duì)專注于聚焦超聲波增材制造裝備與工藝研究，在JournalofMaterialsResearchandTechnology、MaterialsLetters等行業(yè)高水平雜志發(fā)表多篇論文，同時(shí)該技術(shù)也支持校區(qū)學(xué)生團(tuán)隊(duì)獲得第七屆中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎(jiǎng)（2021）。