3D打印將金屬粉末“變廢為寶” 科技成果轉(zhuǎn)化跑出“加速度”

“轟隆，轟隆”，中機新材料研究院（鄭州）有限公司實驗操作室，機械運轉(zhuǎn)的聲音不間斷響起。以往，需按傳統(tǒng)制造工藝將金屬小方塊分塊加工、逐件拼接，再環(huán)環(huán)相扣的“金絲軟甲”，如今在金屬增材制造技術(shù)的加持下，正實現(xiàn)從部件到整體的一體化成型突破。

作為我國高端裝備與新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)，金屬3D打印以金屬粉末為“數(shù)字黏土”，實現(xiàn)了核心精密零部件的精準(zhǔn)構(gòu)建；超高速激光熔覆將廢舊金屬基材“變廢為寶”，為航空航天關(guān)鍵部件修復(fù)、汽車模具表面強化等領(lǐng)域注入創(chuàng)新動能。

“轟隆，轟隆”，中機新材料研究院（鄭州）有限公司實驗操作室，機械運轉(zhuǎn)的聲音不間斷響起。以往，需按傳統(tǒng)制造工藝將金屬小方塊分塊加工、逐件拼接，再環(huán)環(huán)相扣的“金絲軟甲”，如今在金屬增材制造技術(shù)的加持下，正實現(xiàn)從部件到整體的一體化成型突破。作為我國高端裝備與新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)，金屬3D打印以金屬粉末為“數(shù)字黏土”，實現(xiàn)了核心精密零部件的精準(zhǔn)構(gòu)建；超高速激光熔覆將廢舊金屬基材“變廢為寶”，為航空航天關(guān)鍵部件修復(fù)、汽車模具表面強化等領(lǐng)域注入創(chuàng)新動能。

01、高層次人才齊聚“鄭”干出一番“新”事業(yè)

“將現(xiàn)有科研成果與鄭州當(dāng)?shù)厍把禺a(chǎn)業(yè)深度融合，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入創(chuàng)新動能。”這是中機新材料研究院(鄭州)有限公司總經(jīng)理范斌初到鄭州時的愿景。

2021年4月簽約后，在鄭州高新區(qū)的“護(hù)航下”團(tuán)隊全員落戶鄭州，9月，入住鄭州人才公寓。10月，34套價值8000多萬元的設(shè)備安裝到位，11月，中試線調(diào)試成功，12月，完成年度經(jīng)濟與科研創(chuàng)新考核指標(biāo)。

從對接洽談到簽約僅用1天，從勞動關(guān)系轉(zhuǎn)移到設(shè)備調(diào)試成功僅耗時7個月。這組數(shù)據(jù)見證著“鄭州速度”與“企業(yè)效率”的雙向奔赴，“鄭州溫度”讓科技成果轉(zhuǎn)化跑出“加速度”。

2014年研究生畢業(yè)后，范斌入職中國機械總院輕量化研究院，與團(tuán)隊圍繞高性能3D打印材料制備及應(yīng)用開展基礎(chǔ)研究。“當(dāng)時，我感到受限于環(huán)境、政策等因素，研發(fā)團(tuán)隊想要進(jìn)行轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化很難。”范斌坦言，為推動科技成果走出實驗室、邁向產(chǎn)業(yè)化，依托中國機械總院輕量化研究院的*平臺優(yōu)勢與前沿技術(shù)成果，成立中機新材料研究院成為破局的關(guān)鍵選擇。

但地址選在哪成為犯難的考慮？得益于鄭州區(qū)位優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和針對新型研發(fā)機構(gòu)的一系列優(yōu)惠政策，乘借“科改行動”政策東風(fēng)，包括范斌在內(nèi)的核心技術(shù)團(tuán)隊碩博士20余人“自帶嫁妝”，累計投入經(jīng)費超1億元，擼起袖子決定在鄭州干出一番“新”事業(yè)。

起初，范斌心中也曾忐忑不安，這番“新”事業(yè)究竟能否在鄭扎根成功？

“讓科研人員成為企業(yè)的‘主人’，創(chuàng)新自然有了內(nèi)生動力。”范斌透露，面向關(guān)鍵崗位核心骨干，公司采取核心團(tuán)隊持股、社會基金入股等多元化投入模式，搭建員工持股平臺將人才與企業(yè)發(fā)展深度綁定。“這種利益共享機制會讓研發(fā)團(tuán)隊迸發(fā)出強勁活力，也為科技成果轉(zhuǎn)化注入‘源頭活水’。”他語氣中透著篤定。

這份篤定也帶來“喜報”。截至2024年底，公司累計申請專利67件（其中國際發(fā)明專利7件，發(fā)明專利64件），累計授權(quán)專利39件（其中國際專利7件，發(fā)明專利37件），辦理登記軟件著作權(quán)12件，修訂國家標(biāo)準(zhǔn)12項（其中牽頭1項）。

02、五大專業(yè)實驗室構(gòu)筑創(chuàng)新高地

作為專注于金屬增材制造材料研發(fā)與應(yīng)用的創(chuàng)新平臺，研究院內(nèi)設(shè)五大增材制造專業(yè)實驗室，已建成投入使用18條中試產(chǎn)線，構(gòu)建起從粉末制備、3D打印到超高速激光熔覆技術(shù)的全鏈條技術(shù)體系。

“金屬3D打印是高端裝備與新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)。”3D打印事業(yè)部副總經(jīng)理李成杰博士介紹，錨定增材制造這一關(guān)鍵領(lǐng)域，中國機械總院與河南省有戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，解決增材制造專用材料的國產(chǎn)化問題，補齊河南在高端裝備制造領(lǐng)域的技術(shù)短板。

“這是目前跟心血管病醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)的心臟二尖瓣成形環(huán)的一個植入體，它就是用超精密金屬3D打印技術(shù)，應(yīng)用于生物醫(yī)療領(lǐng)域的產(chǎn)品，可以完全替代進(jìn)口，使用成本上也實現(xiàn)‘腰斬’。”李成杰博士介紹，其研發(fā)的鋁合金、鈦合金等3D打印零部件，也在航空航天等多領(lǐng)域應(yīng)用。

盡管河南具備產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢，研究院初入鄭州時仍面臨上下游企業(yè)協(xié)同不足的挑戰(zhàn)。為此，研究院在科技部門指導(dǎo)下牽頭搭建河南省增材制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，并對接省級新型研發(fā)機構(gòu)等科研平臺，構(gòu)建起“政府引導(dǎo)、企業(yè)對接、科研支撐”的協(xié)同創(chuàng)新機制，加速技術(shù)成果在豫推廣落地轉(zhuǎn)化。

研究院與黎明重工股份有限公司的技術(shù)合作也正源于此。“我們是從2010年開始生產(chǎn)立磨，其間受困于立磨表面磨損難題，但在市面上沒有找到解決辦法。”2021年，黎明重工股份有限公司立磨研發(fā)首席工程師孔金山來研究院技術(shù)參觀，了解到超高速激光熔覆技術(shù)，找到了破解之法。

超高速激光熔覆技術(shù)實驗室副主任徐一斐介紹，該技術(shù)通過優(yōu)化粉末束流軌跡，提升傳統(tǒng)激光熔覆效率，針對零件表面耐磨、耐腐蝕、耐高溫及抗氧化等性能需求，可制備鐵基、鎳基等多種功能復(fù)合涂層，成功解決立磨輥面耐磨難題。

03、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新人才培養(yǎng)新路徑

“人才是研究院創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵。”范斌在談及未來規(guī)劃時強調(diào)。當(dāng)前，研究院正處于從實驗室研發(fā)邁向中試轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵階段，未來定位不只于科研，更將憑借技術(shù)優(yōu)勢主動探索應(yīng)用場景，而高端人才隊伍的建設(shè)，正是實現(xiàn)這一目標(biāo)的核心引擎。

模具加工及延壽技術(shù)實驗室主任助理胡啟鵬博士，正是研究院高端人才隊伍建設(shè)的杰出代表。2021年，他隨團(tuán)隊從北京來到鄭州。2024年，他依托鄭州大學(xué)與研究院聯(lián)合培養(yǎng)的博士后項目，深入新材料研發(fā)領(lǐng)域。

“鄭州這邊也給我們提供了很多政策，人才補助及申請科研基金為我們科研工作者提供了資金保障和發(fā)展平臺。”面對市場對成本控制與性能提升的雙重需求，胡啟鵬及團(tuán)隊創(chuàng)新研發(fā)出“雙金屬”材料。

“一些企業(yè)對產(chǎn)品表面的使用度高，‘雙金屬’材料表面采用高性能材料，內(nèi)部則以具有一定性能的材料替代，在保證產(chǎn)品性能的同時，有效降低生產(chǎn)成本，極大提升產(chǎn)品的市場競爭力。”胡啟鵬說道。

如今，團(tuán)隊研發(fā)的金屬粉末已成功應(yīng)用于礦山裝備、工程機械的修復(fù)再制造領(lǐng)域，并與國內(nèi)多家龍頭企業(yè)、鄭州高新區(qū)裝備制造業(yè)龍頭企業(yè)建立了產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，推動技術(shù)成果加速轉(zhuǎn)化落地。