超聲波增材制造(UAM)是一種在金屬超聲波固結成型技術基礎上發展而來的先進制造技術,通過高頻超聲振動產生的機械能和熱能實現金屬箔材的逐層固結。
增材制造(AM)是一種三維快速自由成形制造技術,3D打印技術是增材制造的主要實現形式。增材制造通常以激光、粒子束、等離子束作為加熱熱源,以金屬粉末為原材料,進行逐層成形和制造,但高能束成形存在一定的局限性。超聲波增材制造是一種非高能束直接快速成形與制造技術,利用金屬層與層之間振動摩擦產生的熱量,具有綠色環保、耗材成本低、固相結合、低溫制造等特點。
低溫制造是超聲波增材制造技術主要優勢之一,相比于熔化型增材技術,超聲波增材制造技術避免了因高溫導致的金屬氧化、相變及殘余應力問題。超聲波增材制造技術適用于異種金屬連接,目前在鋁/銅、鈦/鋁、鎳/銅等材料中已實現一定應用。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2030年中國超聲波增材制造(UAM)行業應用市場需求及開拓機會研究報告》顯示,21世紀以來,基于其優勢,超聲波增材制造技術應用越來越廣泛,目前已涉及到汽車制造、電子電氣、儀表制造、航天航空、軍工、光伏、結構功能材料等多個領域。超聲波增材制造技術可滿足航天航空、軍工等領域對零部件的高性能、高精度要求,應用前景廣闊。
在全球市場上,美國在超聲波增材制造領域處于領先水平,相關企業包括美國Fabrisonic公司(2025年被美國UPM公司收購)、美國EDISON公司等。超聲波增材制造技術壁壘高,由于國外技術封鎖、設備禁售,我國超聲波增材制造產業化進程較緩慢。
超聲波換能器是超聲波增材制造裝備的關鍵部件。2025年,哈爾濱工業大學張洪濤教授團隊成功研制國內首套雙換能器超聲固相增材制造裝備,該裝備采用“雙換能器+雙變幅桿”推挽式結構設計,雙頭輸出功率達6000-9000瓦,能夠滿足銅、鋁、鎳、鈦等功能材料及梯度材料的制備需求。
新思界
行業分析人士表示,超聲波增材制造具有固相結合、低溫制造、綠色環保等優勢,可用于功能材料及梯度材料制備,在航空航天、光伏、軍工、汽車等領域具有廣闊應用前景。目前我國已具有雙換能器超聲固相增材制造裝備自主知識產權,隨著其量產能力提升,超聲波增材制造裝備成本將下降,應用空間將隨之擴大。
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