技术突破与设备性能 - 哈尔滨工业大学威海校区张洪涛教授团队成功研制出国内首套双换能器超声固相增材制造装备 [1] - 该装备可实现6000瓦-9000瓦双头输出功率，打破了传统设备的功率限制 [1] - 设备满足铜、铝、镍、钛等多种功能材料及梯度材料的制备需求，并在异种金属连接与功能材料结构构建领域实现重大突破 [1] - 第三代设备于2024年研发成功，功率达6000W-9000W，功能效果和工艺基础全面跃升 [6] - 2025年春，设备通过增减材一体化相关测试，可实现铜/铝、铝/钛等异质材料的高质量复合增材制造 [6] 研发历程与核心技术 - 团队历经12年科研攻关，完成了从一代机到三代机的迭代 [3][4] - 研发始于2013年，当时国内在单换能器固相超声技术方面相对落后，而美国已比较先进，团队决心自主研发 [2] - 团队提出“用预热的箔片代替冷态室温箔片”的新思路，开辟了低温、高效、绿色的新路径 [3] - 研发过程中攻克了从理论模型到控制系统等10余项核心技术，实现了四大突破：热箔辅助式固相增材、双换能器推挽结构、动态谐振控制技术、增减材一体化设计 [7] - 2015年，团队制作出第一台推挽式固相增材设备样机，每次仅能增材10毫米 [4] - 2017年，第二代样机功率跃升至4000W，技术体系初步完善 [5] - 2018年，团队意外发现高温环境能促进金属表面塑性流动，催生了直流电源预热固相增材新工艺 [5] 市场应用与行业影响 - 该技术可满足航空航天领域对钛/铝复合轻量化部件、新能源汽车对铜基散热组件激增的需求 [2] - 该装备未来可为我国航空航天、新能源汽车、光伏产业以及无人机技术等领域提供绿色特种功能材料的快速制备新工艺 [7] - 该技术让中国在高端固相增材领域实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越 [1] - 2021年，该项目参加中国“互联网+”大学生创新创业大赛并获金奖，实现了校区在该项赛事“零”的突破 [6]