8月5日,《人民日報》頭版刊發《寧波加快打造全球先進制造業基地(奮勇爭先,決戰決勝“十四五”)》一文,以寧波前灣新區企業寧波中科祥龍輕量化科技有限公司為典型案例,聚焦前灣不斷夯實實體經濟為本、制造業當家的根基,持續推動科技創新和產業創新深度融合發展,以下為《人民日報》案例。
“訂單已經排到2027年。”一見面,寧波中科祥龍輕量化科技有限公司聯合創始人諸夢醒就亮出了成績單:今年上半年營收同比增長100%,預計全年將增長220%。
從大尺寸飛機發動機零部件到民用航天發動機組件,再到為航天關鍵結構件減重42%……中科祥龍堅持創新,深耕商業航天輕量化制造。僅2024年,中科祥龍就承接了27項商業航天項目,市場占有率居全國前列。
走進寧波中科祥龍輕量化科技有限公司的展廳,從大尺寸飛機發動機到民用航天動力裝置,從為航天關鍵結構件實現42%的減重突破,到國內首次完成K438鎳基高溫合金粉末3D打印應用……滿室的航空航天零部件與前沿科技成果,無不彰顯著這家企業在增材制造領域的獨特實力。
據悉,3D打印又被稱為“增材制造”,與傳統制造業的減材加工不同,它以數字模型文件為基礎,通過軟件與數控系統的協同,將專用金屬、非金屬及醫用生物材料等逐層構建,最終形成實體物品。
作為寧波前灣新區最早引進培育的空天產業企業,中科祥龍聚焦航空航天、低空飛行器、醫療器械、模具制造、消費電子等領域,提供增材制造結構輕量化設計與功能一體化制造的整體解決方案。僅用4年時間,這家初創企業就成長為國內商業航天輕量化制造領域的領軍者。
在6月舉行的第55屆法國航展上,寧波中科祥龍輕量化科技有限公司牽手國際商發公司研發的一款大尺寸飛機發動機零件——帶冷卻的中間支承(Cooled Turbine Vane Frame)吸引眼球。
該產品不僅使用的是特殊高耐溫材料,而且采用了雙層機匣嵌套結構并集成雙層大扭角葉片,整體結構極端復雜。但由于采用了增材制造技術,僅耗時6個月就實現了從工藝開發到全尺寸零件研制,研發效率大大優于傳統工藝,關鍵技術參數也毫不遜色,充分彰顯中科翔龍在結構優化設計和制造工藝的持續深耕。
在航空航天領域,傳統模式下零部件設計與制造往往相互獨立,復雜的設計圖紙常因工藝限制難以落地,設計完成后需經工藝仿真、生產測試多輪驗證,一旦不達標就得退回重來。作為中國科學院寧波材料所孵化的高新技術企業,中科祥龍依托在SLM(選擇性激光熔化)的技術積累,提前搶占航空航天輕量化新賽道,現已形成年處理百余項產品設計的工程化能力,“龍騰”之勢堪稱迅猛。
“在航空航天領域,SLM打印技術優勢明顯,能同時滿足高性能與輕量化需求。”諸夢醒說。通過持續的技術研發與工藝精進,企業可通過優化打印內部結構實現部件減重,降低飛行器能耗,還能快速響應小批量、定制化生產需求。以TVF產品中間支承為例,該部件擁有復雜內流道和8種不同葉型的葉片,一體鑄造難度極大,同類產品的鑄造工藝開發耗時超十年。而中科祥龍采用的SLM一體化打印技術,可直接制造復雜、高精度、高性能金屬零部件(如渦輪葉片、燃油噴嘴等),實現更復雜的冷卻結構設計,提升發動機熱效率與可靠性,使零件設計迭代進度加快10倍,研發成本大幅降低。
此外,中科祥龍創新的特征識別方法稱得上是“獨門絕技”。該方法能在短時間內自動匹配最優打印參數,將復雜艙段的12道工序簡化為3D打印一次完成。這種從繁到簡的轉變,減少了人為操作誤差,提升了生產效率與產品質量。以今年在各展會大放異彩的帶冷卻的中間支承為例,由于是國內首次使用K438材料(鎳基高溫合金)打印600mm量級復雜結構件,為解決金屬材料高裂紋敏感性、致密度差的缺點,中科祥龍團隊大膽開展創新,采用變層厚與優化掃描策略結合的打印方案,平衡了制造效率和材料性能。目前,公司已具備年處理200余項型號設計的工程化能力,為商業航天快速發展提供了堅實技術支撐。
商業航天領域,材料成本一直是制約行業發展的重要因素。中科祥龍與其合作伙伴一起,通過成分優化與霧化制粉技術,成功將鎳基合金成本降低了37%,開發的鈦鋁梯度復合材料密度降低了28%。為確保新材料的可靠性和穩定性,中科祥龍還建立了“材料-工藝-檢測”閉環驗證平臺,實現了新材料從實驗室到產線的快速轉化。
在企業生產車間,一臺臺經過個性化設計的3D打印設備有序運轉。中科祥龍建成國內首家3D打印智能凈化工廠,運用5G+工業互聯網技術打造“設備互聯-數據互通-決策智能”的數字化生態。2024年,中科祥龍的產能利用率提升至92%,良品率達98.7%。通過數字孿生技術,中科祥龍更已實現生產過程的實時監控,取消了傳統“兩試一裝”環節,效率提升了5倍。未來,公司還將持續拓展3D打印技術在更多民用領域的應用,進一步擴大在增材制造領域的市場份額。