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中心简介


快速成型制造技术教育部工程研究中心简介

 

一、设立简况:

快速成型制造技术教育部工程研究中心以下简称工程中心)2000年6月由国家教育部批准成立于西安交通大学,近年来承担包括863计划和国家自然科学基金、国家科技支撑计划等在内的各类国家和省部级科研项目数十项,同时向各地企业开展服务和项目合作。

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二、技术团队:

1、

中心主任:中国工程院院士卢秉恒,担任国家增材制造创新中心主任,“高档数控机床与基础部件”国家重大科技专项技术总师,中国机械制造工艺协会第五届理事会副理事长,全国增材制造标准技术会员会主任;食品药品监督管理总局医疗器械技术分类委员会副主任。主要从事增材制造、高档数控机床、微纳制造、生物制造的研究工作。主持国家科技攻关、973、863、国家自然科学基金项目等 40 余项,授权国家发明专利百余项。获得全国五一劳动奖章,蒋氏基金会科技成就奖,获得国家科技进步二等奖 1 项,国家技术发明二等奖 2 项。

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2、团队成员:工程中心现有固定人员37人,教授18人,副教授6人,研究员 1 人,副研究员1人,高级工程师5人,助理研究员3人,工程师3人,其中副高以上职称人员占比77%,博士学位人员占比92%。45岁以下固定人员13 人。固定人员中包括中国工程院院士2人,长江学者特聘教授5人,国家“千人计划”教授8人,国家杰出青年基金获得者1人,青年长江学者2人。


三、工程中心的发展目标及任务 

工程中心依托西安交通大学的技术研发实力,以快速成型(增材制造)技术为中心,围绕相关主要研发方向,开展共性技术和装备研发。以陕西恒通智能机器有限公司作为工程中心的市场运营实体,打造增材制造技术工程化应用的技术开发和产业化基地,研发和推广各类 快速成型(增材制造)设备、快速模具设备、三维快速检测设备,促进技术成 果的产业化生产和工程化应用,并提供技术服务及人才培训。

工程中心近期目标是形成涵盖增材制造设备、快速模具设备、三维快速检 测设备的智能装备产品体系,实现自主知识产权,具备产品生产和服务能力, 在全国范围布局专业人才培养基地,为行业提供装备、服务和专业技术人才。 中期目标针对航空航天、汽车、生物医疗等重点领域开展应用服务,加速推进增材制造技术的成熟化,扩大其产业应用的覆盖面,不断加强人才培育与引进,深化国际交流与合作,将中心建设成为国际化工程中心,助力中国制造2025,为国家制造强国战略发展贡献力量。


四、工程中心的研发方向

1、快速成型(增材制造)技术:重点开展光固化增材制造、金属增材制造、复合材料增材制造等多种工艺方法的增材制造技术和装备研发, 探索太空 3D 打印等前沿方向。

2、快速模具制造:研究金属喷涂快速模具制造装备及工艺技术。

3、三维快速检测:研究三维摄影测量、面扫描等三维快速检测技术及装备。

4、生物制造:研究基于增材制造的医疗修复工程和人工骨替代物制造技术。

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5、工程中心参与主持纵向项目 61 项,其中国家级项目 31 项,参与制定国家标准 2 项,行业标准 6项,授权发明专利 173 项,获得软件著作版权 7 项,发表科技论文 390 篇,出版 4 部专著,获得国家技术发明二等奖 2 项,省部级一等奖 1 项,有效支撑了一流学科的建设。

 

五、各研究方向取得的主要研究成果及应用

1)快速成型(增材制造)技术

研究增材制造新工艺,开展了 2m 以上大尺寸光固化快速成型工艺,实现 了涡轮叶片型芯型壳一体化技术研究与应用,探索了复合材料的 4D 打印工艺, 研制了野外激光修复技术系统,具体包括:

1)空心涡轮叶片的控形控性制造。针对燃气轮机空心叶片成形的难题,发明了 3D 打印与定向凝固技术融合的空心叶片的一体化陶瓷铸型技术, 利用 3D 打印光固化原型直接制造铸型,解决组合铸型芯壳精度配合的 难题,为航空发动机和燃气轮机核心部件制造提供高效短流程新工艺。 相关技术在中航工业 624 所、中航工业 606 所与东方汽轮机厂开展应 用,实现多款航机叶片试验件的快速试制,将叶片研发成本从百万元降 低至数万元,制造周期从 6 个月以上缩短至 30 天。

2)纤维增强复合材料的成形技术。提出了 3D 打印喷头内部熔融浸渍实现 原位成形新方法,发明了可实现复杂结构复合材料构件快速制造的 3D打印探索了新的实现方法。

研制了国内第一台机器人式自动铺丝机,铺丝头重量为国外同类产品的 1/2,成本为其 1/5,相关研究成果已经应用于中航复合材料有限责任公 司下一代某型战机复杂进气道的制造,是我国采用自动化铺丝设备完成 的首个工程化复杂进气道制造,研究成果还应用于航天科工集团东风 XX 型导弹异型全复合材料弹仓的铺放制造。

2)快速模具制造技术

研究了金属电弧喷涂快速制模技术,提出一种基于电弧喷涂、快速原型和

料科学技术的经济、快速的模具制造工艺,自主开发金属电弧喷涂快速制模设备, 针对现有金属喷涂快速制模工艺中的母模基体脱模困难的问题,开发了一种利用 蜡型作为喷涂基材的工艺方法;开展了军工及航空航天用 Invar 钢电弧喷涂复合 材料模具的制造工艺研究,进行汽车车身模具及样件模具快速制造技术研究,模 具制作时间可以缩短一半以上,成本可以减少 25%以上,该工艺已在宇通客车、 一汽吉林、上汽通用五菱等汽车制造厂商实现应用验证,为新车型的研发提供制 模新工艺,特别适用于产品试制与小批量生产应用阶段。

3)三维快速检测技术

针对航空航天、军工、汽车等制造业对整机和部件的三维动态变形测量的难题,提出了标定和测量同时进行与同时解算的新思想,发明了复杂工况下三维全 场动态变形检测方法及装置,解决了高温、大变形三维应变场动态测量难题,精 度达±0.01mm/1m,比传统测量方法提高了2个数量级;应用于中国飞行试验研究院、成都飞机设计研究所、中船重工等军工企业,满足了 20 多项国防重点型号和项目的设计制造亟需。产品出口美国和欧洲 10 多所著名大学及俄罗斯、韩国等国外企业,取得了显著的经济和社会效益,成果获 2013 年度国家技术发明 二等奖。

4)生物制造技术

在个性化骨替代物假体和可降解软硬组织植入物增材制造方面开展了前沿探索和临床应用研究,建立了个性化颅颌面骨替代物微观结构仿生设计制造一体 化技术,促进骨再生,有效地恢复了患者生理功能,实现了临床应用,精度比传 统手工塑形提高 10 倍以上,手术效率提高 80%。开展了聚醚醚酮(PEEK)骨科 植入物 3D 打印技术研究,完成了世界首例 3D 打印 PEEK 肋骨和护心板植入体 的临床试验。围绕人体典型软硬组织及其固定界面(韧带/软骨/骨)的微血管结 构、梯度结构的可控制造难题,研发了可降解气管外支架、乳腺

打印装备,突破了传统复合材料构件制造工艺现状,为复合材料高效低 成本制造提供了新途径;通过纤维电热功能耦合,可以实现结构可控变形,为 4D

植入物等 4D 印技术,实现了国内/国际首例临床试验,促进了可降解活性组织与器官制造从理 论探索向临床实践发展。相关研究成果 2014年获国家技术发明二等奖,2015年获第一届中国好设计金奖。

六、在教育培训领域取得的成果

1、2017年4月,工程中心与河南新乡学院签定合作协议,共同设立新乡学院3D打印学院,加快培养河南地区3D打印技术人才,做好学科建设和校内校外实习实训基地建设。开设3D打印必修课5门,选修课12门,己培养、培训3D打印专业人才2000多人次。

2、中心先后与郑州航空职院、南京工业职学院、南宁职业技术学院、杭州职业技术学院、金华职业技术学院、河源职业技术学院 、济源市职业技术学院、北京市工贸技师学院、唐山工业职工技术学院、邢台职业技术学院、山东劳动职院、德州科技职业学院、河南工业职业技术学院、山西冶金学院、佛山职业技术学院、东莞东城职业学院、肇庆市技师学院、江西赣江职业学院 、江西技师学院、济南职院、西安工程技师学院等开展3D打印大赛、专业培训等合作。

3、2018年3月起,工程中心筹建3D打印职业资格认证体系,面向全国开展3D打印工程师技能水平认证(初级)、(中级)、(高级),是对3D打印行业内技术人员知识、经验、个人素质、职业技能水平的综合评估证明,涵盖全面3D打印综合技能水平测评。

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地址:陕西省西安市雁塔区雁翔路99号交大曲江校区西五楼

邮编:710054


 


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