哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海校區(qū)材料科學(xué)與工程學(xué)院傳來(lái)振奮人心的消息，張洪濤教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在超聲波增材制造領(lǐng)域取得了重大突破。他們成功研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)雙換能器超聲固相增材制造設(shè)備，這一創(chuàng)新成果不僅標(biāo)志著我國(guó)在高端制造裝備領(lǐng)域的又一次飛躍，更為未來(lái)多個(gè)關(guān)鍵行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。

該設(shè)備最引人矚目的特點(diǎn)是其強(qiáng)大的輸出功率，能夠在6000瓦至9000瓦的范圍內(nèi)靈活調(diào)整，實(shí)現(xiàn)雙頭同時(shí)工作。這一設(shè)計(jì)滿足了多種功能材料及梯度材料的制備需求，包括銅、鋁、鎳、鈦等金屬材料，以及銅/鋁、鋁/鈦等異質(zhì)材料的復(fù)合增材制造。這意味著，該設(shè)備在輕量化功能材料制備、熱敏感器件無(wú)損植入等領(lǐng)域，將發(fā)揮重要作用，為航空航天、新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)及無(wú)人機(jī)技術(shù)等前沿領(lǐng)域提供綠色、高效的特種功能材料制備方案。

超聲波增材制造（UAM）技術(shù)，作為一種基于固相連接的先進(jìn)制造技術(shù)，通過(guò)高頻超聲振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能和熱能，實(shí)現(xiàn)金屬箔材的逐層固結(jié)。相較于傳統(tǒng)的熔焊工藝，UAM的加工溫度更低，能夠有效避免材料因高溫而產(chǎn)生的氧化、相變及殘余應(yīng)力等問(wèn)題，因此在異種金屬連接和功能梯度材料制備方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，傳統(tǒng)超聲波增材設(shè)備受限于單側(cè)換能器的功率不足，難以勝任大尺寸、高強(qiáng)度金屬構(gòu)件的制造任務(wù)。

張洪濤教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一難題，自2013年起便開始了深入研究。他們首先提出了“輔助加熱式超聲快速成型方法及裝置”的構(gòu)想，并在隨后的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中不斷完善。2018年，團(tuán)隊(duì)提出了“大功率推挽式超聲滾焊固結(jié)-增材制造裝置工藝路徑實(shí)現(xiàn)方案”，并開始了裝備的迭代升級(jí)。經(jīng)過(guò)不懈努力，團(tuán)隊(duì)最終實(shí)現(xiàn)了雙側(cè)雙換能器增材固結(jié)的設(shè)計(jì)方案。這一方案通過(guò)同軸連接的雙換能器與雙變幅桿的協(xié)同作用，在滾焊壓頭兩側(cè)形成推挽聯(lián)合控制結(jié)構(gòu)，顯著提升了能量輸出效率和工藝穩(wěn)定性。

為了進(jìn)一步完善整體裝備，團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了諧振模擬、壓頭粗糙度改善及輔助平臺(tái)開發(fā)等一系列工作。目前，該設(shè)備已具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，樣機(jī)正處于緊張的測(cè)試階段。這一創(chuàng)新成果的誕生，不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在高端超聲固相增材制造裝備領(lǐng)域的空白，更為我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。