8月5日,《人民日报》头版刊发《宁波加快打造全球先进制造业基地(奋勇争先,决战决胜“十四五”)》一文,以宁波前湾新区企业宁波中科祥龙轻量化科技有限公司为典型案例,聚焦前湾不断夯实实体经济为本、制造业当家的根基,持续推动科技创新和产业创新深度融合发展,以下为《人民日报》案例。
“订单已经排到2027年。”一见面,宁波中科祥龙轻量化科技有限公司联合创始人诸梦醒就亮出了成绩单:今年上半年营收同比增长100%,预计全年将增长220%。
从大尺寸飞机发动机零部件到民用航天发动机组件,再到为航天关键结构件减重42%……中科祥龙坚持创新,深耕商业航天轻量化制造。仅2024年,中科祥龙就承接了27项商业航天项目,市场占有率居全国前列。
走进宁波中科祥龙轻量化科技有限公司的展厅,从大尺寸飞机发动机到民用航天动力装置,从为航天关键结构件实现42%的减重突破,到国内首次完成K438镍基高温合金粉末3D打印应用……满室的航空航天零部件与前沿科技成果,无不彰显着这家企业在增材制造领域的独特实力。
据悉,3D打印又被称为“增材制造”,与传统制造业的减材加工不同,它以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统的协同,将专用金属、非金属及医用生物材料等逐层构建,最终形成实体物品。
作为宁波前湾新区最早引进培育的空天产业企业,中科祥龙聚焦航空航天、低空飞行器、医疗器械、模具制造、消费电子等领域,提供增材制造结构轻量化设计与功能一体化制造的整体解决方案。仅用4年时间,这家初创企业就成长为国内商业航天轻量化制造领域的领军者。
在6月举行的第55届法国航展上,宁波中科祥龙轻量化科技有限公司牵手国际商发公司研发的一款大尺寸飞机发动机零件——带冷却的中间支承(Cooled Turbine Vane Frame)吸引眼球。
该产品不仅使用的是特殊高耐温材料,而且采用了双层机匣嵌套结构并集成双层大扭角叶片,整体结构极端复杂。但由于采用了增材制造技术,仅耗时6个月就实现了从工艺开发到全尺寸零件研制,研发效率大大优于传统工艺,关键技术参数也毫不逊色,充分彰显中科翔龙在结构优化设计和制造工艺的持续深耕。
在航空航天领域,传统模式下零部件设计与制造往往相互独立,复杂的设计图纸常因工艺限制难以落地,设计完成后需经工艺仿真、生产测试多轮验证,一旦不达标就得退回重来。作为中国科学院宁波材料所孵化的高新技术企业,中科祥龙依托在SLM(选择性激光熔化)的技术积累,提前抢占航空航天轻量化新赛道,现已形成年处理百余项产品设计的工程化能力,“龙腾”之势堪称迅猛。
“在航空航天领域,SLM打印技术优势明显,能同时满足高性能与轻量化需求。”诸梦醒说。通过持续的技术研发与工艺精进,企业可通过优化打印内部结构实现部件减重,降低飞行器能耗,还能快速响应小批量、定制化生产需求。以TVF产品中间支承为例,该部件拥有复杂内流道和8种不同叶型的叶片,一体铸造难度极大,同类产品的铸造工艺开发耗时超十年。而中科祥龙采用的SLM一体化打印技术,可直接制造复杂、高精度、高性能金属零部件(如涡轮叶片、燃油喷嘴等),实现更复杂的冷却结构设计,提升发动机热效率与可靠性,使零件设计迭代进度加快10倍,研发成本大幅降低。
此外,中科祥龙创新的特征识别方法称得上是“独门绝技”。该方法能在短时间内自动匹配最优打印参数,将复杂舱段的12道工序简化为3D打印一次完成。这种从繁到简的转变,减少了人为操作误差,提升了生产效率与产品质量。以今年在各展会大放异彩的带冷却的中间支承为例,由于是国内首次使用K438材料(镍基高温合金)打印600mm量级复杂结构件,为解决金属材料高裂纹敏感性、致密度差的缺点,中科祥龙团队大胆开展创新,采用变层厚与优化扫描策略结合的打印方案,平衡了制造效率和材料性能。目前,公司已具备年处理200余项型号设计的工程化能力,为商业航天快速发展提供了坚实技术支撑。
商业航天领域,材料成本一直是制约行业发展的重要因素。中科祥龙与其合作伙伴一起,通过成分优化与雾化制粉技术,成功将镍基合金成本降低了37%,开发的钛铝梯度复合材料密度降低了28%。为确保新材料的可靠性和稳定性,中科祥龙还建立了“材料-工艺-检测”闭环验证平台,实现了新材料从实验室到产线的快速转化。
在企业生产车间,一台台经过个性化设计的3D打印设备有序运转。中科祥龙建成国内首家3D打印智能净化工厂,运用5G+工业互联网技术打造“设备互联-数据互通-决策智能”的数字化生态。2024年,中科祥龙的产能利用率提升至92%,良品率达98.7%。通过数字孪生技术,中科祥龙更已实现生产过程的实时监控,取消了传统“两试一装”环节,效率提升了5倍。未来,公司还将持续拓展3D打印技术在更多民用领域的应用,进一步扩大在增材制造领域的市场份额。