Lâm Bằng hiện tại rất bận rộn, thường xuyên phải di chuyển qua lại giữa Tây An và Bắc Kinh. Mục tiêu chính vẫn là nghiên cứu và phát triển một số kỹ thuật then chốt cho dự án H-20, ví dụ như thiết kế và gia công các linh kiện khung chịu lực bằng hợp kim titan có kích thước lớn.
Đây là một công việc có hệ số khó cực kỳ cao.
Bởi vì H-20 là mẫu máy bay ném bom chiến lược tiên tiến trong tương lai, hơn nữa còn kết hợp giữa tốc độ siêu thanh và khả năng tàng hình, nên chắc chắn nó phải ứng dụng rất nhiều kỹ thuật chế tạo tiên tiến. Chẳng hạn như công nghệ in 3D là bắt buộc phải áp dụng, vì chỉ có công nghệ này mới giải quyết được một số vấn đề về kết cấu của H-20 mà các phương pháp chế tạo truyền thống không thể đáp ứng yêu cầu.
Tất nhiên, về mặt kỹ thuật in 3D, Trung Quốc không hề lạc hậu so với các quốc gia khác, thậm chí trong vài năm gần đây đã hình thành trạng thái bắt kịp và vượt lên.
Kỹ thuật in 3D bắt đầu được ứng dụng sớm nhất vào năm 2001 trên các máy bay tiêm kích hạm của quốc gia, thông qua việc sản xuất các linh kiện chịu lực cho phi cơ bằng kỹ thuật in 3D hợp kim titan.
Ngay trong năm nay, Đại học Southampton đã thông qua kỹ thuật in 3D để sản xuất các bộ phận bao gồm cánh máy bay không người lái, màn hình điều khiển và khung đỡ tổng thể cho cửa khoang.
Tất nhiên, đó đều là những linh kiện nhỏ. Với một chiếc máy bay ném bom chiến lược lớn như H-20, các cấu kiện chịu lực đều rất đồ sộ. Ví dụ như khung chịu lực phần thân giữa và sau, kích thước vượt quá hai mét chiều rộng và năm mét chiều dài. Hiện tại trên toàn thế giới vẫn chưa có công ty nào có thể hoàn thành việc in 3D nguyên khối cho một khung đỡ lớn như vậy.
Lâm Bằng vẫn nhớ rõ, kỹ thuật in 3D hợp kim titan trong lĩnh vực hàng không phải mất vài năm nữa mới thực sự phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, hiện tại muốn H-20 sử dụng được kỹ thuật tiên tiến này, e rằng phải đẩy nhanh tiến độ hơn nữa.
Năm 2013, Đại học Hàng không Vũ trụ Bắc Kinh đã thông qua kỹ thuật in 3D hợp kim titan để chế tạo các cấu kiện chịu lực chính cho phi cơ, thông qua kiểm chứng kỹ thuật và tiến hành đánh giá lắp ráp. Trung Quốc trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới nắm giữ công nghệ thiết kế và chế tạo các cấu kiện chịu lực chính cho phi cơ bằng hợp kim titan, đánh dấu việc kỹ thuật in 3D hợp kim titan của Trung Quốc bước vào vị thế dẫn đầu thế giới.
Vì vậy, dự án H-20 đương nhiên cũng có sự tham gia của Đại học Hàng không Vũ trụ Bắc Kinh. Đây là một dự án trọng điểm quốc gia với sự hợp tác trên quy mô toàn quốc.
Sau khi đảm nhiệm vị trí Tổng công trình sư của H-20, Lâm Bằng đã đích thân chiêu mộ ba chuyên gia về kỹ thuật chế tạo bồi đắp từ Đại học Hàng không Vũ trụ Bắc Kinh về làm việc. Hôm nay, Vương Nhã - tổ trưởng tổ sáng tạo kỹ thuật in 3D cho linh kiện kết cấu H-20 - đã tìm đến Lâm Bằng để báo cáo tình hình công việc của tổ.
Báo cáo của Vương Nhã nhìn chung khá khả quan, công tác sáng tạo kỹ thuật vẫn đang được đẩy mạnh. Tuy nhiên, cuối cùng Vương Nhã có chút lo lắng nói: "Tổng công trình sư Lâm, các linh kiện kết cấu hợp kim titan mà chúng ta đảm nhận in 3D có kích thước quá lớn, hơn nữa chủng loại cũng nhiều. Hiện tại chúng ta đang gặp phải rất nhiều nan đề kỹ thuật khó giải quyết. Giáo sư Vương Minh, thầy của tôi bên kia, cũng đang liên tục thực hiện các loại thí nghiệm cho dự án này, nhưng độ khó thực sự quá lớn. Tôi e rằng trong một sớm một chiều rất khó để đột phá!"
Lâm Bằng đương nhiên hiểu rằng đây không phải là việc có thể tùy tiện thành công, kỹ thuật chế tạo bồi đắp tuyệt đối không đơn giản như người ta tưởng tượng.
Bởi vì linh kiện có kích thước càng lớn thì càng khó chế tạo, kỹ thuật chế tạo bồi đắp cũng không ngoại lệ. Hiện tại, cơ quan nghiên cứu khoa học lợi hại nhất của Trung Quốc cũng chỉ mới in được các linh kiện có diện tích dưới một mét vuông, trong khi rất nhiều linh kiện của H-20 có diện tích trên mười mét vuông, thậm chí không ít linh kiện có diện tích trên năm mét vuông.
Hơn nữa, các linh kiện hợp kim titan của H-20 không thể dùng phương pháp kết hợp giữa in 3D và đúc truyền thống để giải quyết, mà bắt buộc phải in nguyên khối một lần. Nếu không, độ bền của nó sẽ không đạt yêu cầu.
Chỉ những bộ phận tương đối thông thường như vỏ động cơ diesel cỡ lớn mới có thể sử dụng công nghệ kết hợp giữa in 3D và đúc truyền thống.
Công nghệ này trước hết dùng bột hợp kim để đúc ra khuôn cát và lõi cát, sau đó đổ vật liệu vào khuôn để tạo ra linh kiện đúc tinh vi. Điều này giải quyết được vấn đề tạo mẫu trong quá trình chế tạo khuôn cát và lõi cát, từ đó rút ngắn đáng kể chu kỳ sản xuất linh kiện, đồng thời độ chính xác của vật đúc cũng tương đối cao.
Tuy nhiên, H-20 chắc chắn không thể dùng phương pháp kết hợp kiểu "thổ dân" này, mà bắt buộc phải sử dụng kỹ thuật chế tạo bồi đắp in nguyên khối.
Vì vậy, Lâm Bằng gật đầu nói: "Ừ, vất vả cho các bạn rồi. Để đột phá các nan đề về kỹ thuật chế tạo bồi đắp trên linh kiện kết cấu H-20, không phải chuyện một sớm một chiều có thể thực hiện được. Các bạn cũng không cần quá nóng vội, dục tốc bất đạt."
Vương Nhã hiểu rằng áp lực lên vai Tổng công trình sư Lâm Bằng thực sự rất lớn. Dù sao H-20 cũng là dự án trọng điểm quốc gia, nếu không hoàn thành nhiệm vụ, trách nhiệm lớn nhất chắc chắn sẽ thuộc về vị Tổng công trình sư này.
Vương Nhã tiếp lời: "Tuy nhiên, chúng ta đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong công nghệ đo lường 3D đa chiều. Hiện tại, đội ngũ sắp sửa giải quyết xong bài toán đo lường kích thước cho các cấu kiện quy mô lớn."
Cần biết rằng, công nghệ đo lường 3D đa chiều là chìa khóa then chốt để hiện thực hóa kỹ thuật in 3D cho các cấu kiện kích thước lớn. Trong quá trình in, hệ thống bắt buộc phải quét và đo lường cấu kiện theo thời gian thực với yêu cầu về sai số cực kỳ khắt khe. Nếu không, kích thước thành phẩm sẽ vượt quá phạm vi sai số cho phép và trở thành phế phẩm.
Đặc biệt, công nghệ đo lường động 3D đóng vai trò quyết định. Nếu thiếu nó, chúng ta buộc phải đợi cấu kiện nguội hẳn mới có thể tiến hành đo đạc. Việc chờ đợi quá trình làm nguội và gia nhiệt không chỉ lãng phí thời gian mà còn tiêu tốn một lượng năng lượng đáng kể.
Là một người trọng sinh, Lâm Bằng hiểu rõ hơn ai hết rằng công nghệ in 3D đang đứng trước ngưỡng cửa bùng nổ.
Bởi lẽ, chỉ hai tháng nữa, tức ngày 18 tháng 1 năm 2012, dự án "Kỹ thuật tạo hình laser cho các cấu kiện hợp kim titan phức tạp quy mô lớn trên máy bay" do Giáo sư Vương Minh chủ trì sẽ vinh dự nhận Giải nhất Giải thưởng Phát minh Kỹ thuật Quốc gia.
Cái gọi là kỹ thuật tạo hình laser thực chất chính là công nghệ in 3D, hay còn gọi là kỹ thuật chế tạo đắp lớp.
Giáo sư Vương Minh là một thiên tài, một chuyên gia đầu ngành trong lĩnh vực chế tạo đắp lớp. Ông không chỉ là giáo sư, tiến sĩ hướng dẫn nghiên cứu sinh tại Đại học Hàng không Bắc Kinh, mà còn là người có đóng góp to lớn cho sự phát triển của ngành công nghiệp hàng không Trung Quốc. Dự án đoạt giải lần này thực chất chính là thành công trong việc in 3D khung chịu lực hợp kim titan kích thước lớn cho máy bay "Cốt Ưng" của Viện 601.
Tất nhiên, khung chịu lực hợp kim titan của Cốt Ưng nhỏ hơn rất nhiều so với khung chịu lực của Oanh-20. Hai mẫu máy bay này không cùng đẳng cấp: một bên có trọng lượng cất cánh tối đa hơn hai trăm tấn, bên còn lại chỉ hơn hai mươi tấn, nghĩa là Cốt Ưng chỉ bằng một phần mười so với Oanh-20.
Hơn nữa, Cốt Ưng chỉ là một dự án máy bay xuất khẩu, không phải dự án trọng điểm quốc gia mà chỉ là hạng mục do Tập đoàn Hàng không Trung Quốc (AVIC) tự lập. Tất nhiên, trong tương lai nó vẫn có khả năng được nâng cấp thành dự án chính thức, nhưng điều đó còn phụ thuộc vào hiệu năng thực tế của nó.
Lâm Bằng vẫn nhớ rõ ở kiếp trước, trên mạng từng xuất hiện một bức ảnh chụp khung chịu lực thân máy bằng hợp kim titan, kích thước của nó còn lớn hơn cả khung của Cốt Ưng. Khi đó, các nguồn tin bên lề trên mạng xã hội đều khẳng định đây chính là khung chịu lực được in 3D cho mẫu máy bay ném bom chiến lược tầm xa trong truyền thuyết.
Chính thành tựu này đã giúp Trung Quốc trở thành quốc gia duy nhất trên thế giới tính đến thời điểm hiện tại làm chủ được kỹ thuật tạo hình nhanh bằng laser cho các cấu kiện chịu lực chính bằng hợp kim titan trên máy bay, đồng thời hiện thực hóa việc ứng dụng lắp ráp thực tế.