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

超聲固相增材制造技術(shù)憑借獨特優(yōu)勢，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)市場需求相對小眾，導致全球范圍內(nèi)投身此領域的研發(fā)團隊寥寥無幾。此前，該技術(shù)長期處于美國壟斷狀態(tài)，相關設備與產(chǎn)品僅服務于美國本土需求。

但小眾需求不代表國內(nèi)無需。在航空航天、電子信息等領域，我國對多材料零部件的需求迫切。哈工大團隊此次成功研制裝備，不僅填補了國內(nèi)技術(shù)*，更打破美國長期的技術(shù)封鎖。盡管與國外技術(shù)起步時間相差十余年，可回顧SLM技術(shù)從國外引進到國內(nèi)市場化的歷程，我們有理由相信：從0到1的關鍵一步既已跨越，未來技術(shù)向市場的轉(zhuǎn)化升級，必將為我國高端制造領域帶來新的發(fā)展契機。

哈爾濱工業(yè)大學材料科學與工程學院張洪濤團隊成功研制國內(nèi)首臺雙換能器超聲固相增材制造裝備，可實現(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，同時還可實現(xiàn)銅/鋁、鋁/鈦等異質(zhì)材料的高質(zhì)量復合增材制造，為輕量化功能材料制備、熱敏感器件無損植入等領域開辟了新的工藝路徑，未來可為我國航空航天、新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)以及無人機技術(shù)等領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制造技術(shù)，通過高頻超聲振動產(chǎn)生的機械能和熱能實現(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、相變及殘余應力等問題，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)超聲波增材設備因單側(cè)換能器功率不足，難以滿足大尺寸、高強度金屬構(gòu)件的制造需求。

在山東省重大科技創(chuàng)新工程項目、山東船舶技術(shù)研究院、威海萬豐鎂業(yè)及省內(nèi)其他企業(yè)資助和支持下，研究團隊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)實驗的基礎上提出了“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現(xiàn)方案”，并且逐步開展裝備迭代，*終實現(xiàn)了實現(xiàn)雙側(cè)雙換能器增材固結(jié)的設計方案，通過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，團隊通過諧振模擬、壓頭粗糙度改善及輔助平臺開發(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產(chǎn)權(quán)，目前樣機已進入測試階段。

張洪濤團隊長期致力于多能場電弧焊接與固相增材技術(shù)研究，先后提出“表面瞬時液膜”促潤理論、異種金屬“激光-超聲聯(lián)合調(diào)控”界面優(yōu)化方法，成功研制我國首臺水下200米半自動濕法焊接裝備、磁控等離子-MIG復合焊接系統(tǒng)等。8年來團隊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，同時該技術(shù)也支持校區(qū)學生團隊獲得第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎（2021）。