依托陶瓷新材料,宁波伏尔肯科技股份有限公司(以下简称“伏尔肯”,甬股交培育代码:830036)正将“上九天揽月,下五洋捉鳖”的壮阔理想,一步步变为现实。
伏尔肯自主研制的500毫米级高参数陶瓷密封环,助力“嫦娥五号”等国之重器发射;历时十余载,伏尔肯成功突破碳化硅3D打印技术;公司的主导产品覆盖航天军工、核能、深海钻探和国防、新能源、半导体等领域……伏尔肯深耕于碳化硅以及碳化硼特种陶瓷领域,用一个个打破垄断,颠覆传统工艺的创新项目,续写着它不一样的传奇。
陶瓷新材料的“星辰大海”
陶瓷,在普通人眼中用于制造生活用品的原材料,实际上,在人类“上天入海”的探索征程中,它已经是不可或缺的“利器”。
2020年11月,嫦娥五号探测器的发射让伏尔肯钻研的“瓷器活”,从幕后走向了台前。
在该项目中,伏尔肯生产的大尺寸陶瓷密封环以及参与设计的高性能全封闭内循环机械密封系统,被应用于构成深空测控网的大型雷达中,作为一项核心关键设备助力嫦娥五号出征探月。这也是我国首次制造出高参数、直径500毫米,能满足大型雷达应用的机械密封制品。
据了解,2014年接到相关任务后,伏尔肯花了多年时间进行技术攻关,对陶瓷材料的强度、韧性、可靠性等性能进行提升优化,在工艺精度上也持续打磨,密封环平整度可以“达到在1平方公里面积内,起伏误差不超过1毫米”的标准,最终完成任务,确保产品满足兆瓦级大型相控阵雷达的需求。该成果获得浙江省科技进步奖二等奖、宁波市科技进步奖一等奖、中国机械工业科学技术奖一等奖多个奖项。
2022年12月,伏尔肯科技再次助力中国航天进军“星辰大海”。其创新成果搭载于二十号A/B星升空——这便是被誉为“太空之眼”的碳化硅卫星反射镜。此次任务实现了全球首次将3D打印技术制造的碳化硅反射镜应用于太空并在轨运行,标志着我国在该领域的制造能力达到国际先进水平。
伏尔肯科技研发的专用碳化硅陶瓷材料,以其极低的热变形系数、远超玻璃材料的刚度以及显著的轻量化优势,完美满足了在卫星发射时剧烈颠簸的力学环境下,保持面形精度高达几纳米的严苛要求,成为卫星反射镜的理想之选。
为了打造这只高精度的“眼睛”,伏尔肯研发团队创新性地融合了3D打印工艺。该技术充分发挥了可轻量化设计、缩短交付周期和降低制造成本等核心优势,极大地增强了科学家们探索太空奥秘和监测地球环境的能力。
伏尔肯科技的创新不止于航天航空。公司曾为“华龙一号”核电机组提供关键的特种陶瓷轴承,并为深海钻井平台及页岩气开发项目供应高性能的特种机械密封产品。凭借持续的自主创新,伏尔肯科技在中国科技自立自强的伟大征程中,不断书写着生动的注脚。
推动碳化硅3D打印产业化
“不论是基础工业应用还是上天入海之重器,伏尔肯始终坚持在材料配方、工艺技术上的不断精进、突破和创新。近几年,随着材料精细化、轻量化、复杂化的发展趋势,我们在制造工艺上也不断探索更多可能。”伏尔肯董事会秘书顾嘉琪表示,3D打印就是当前伏尔肯锚定的工艺技术方向。
早在2011年,伏尔肯就开始探索3D打印碳化硅工艺,开启了碳化硅3D打印理论和应用的可能性研究,不断尝试和调整,一步一个脚印。经过超10年的研究,最终承担起3D打印碳化硅卫星反射镜的研发和生产任务,该项技术已获得宁波市科技进步奖一等奖。
碳化硅陶瓷3D打印技术,无需模具设计、素坯加工,实现碳化硅制品功能结构一体化成型,解决了大尺寸、复杂结构制品的工艺难题,以高效率、低成本、快速交付能力实现了规模化生产。
生产工艺上的精进,也为陶瓷新材料打开了更广阔的应用舞台。伏尔肯的产业触角逐渐进入了新能源、半导体等领域,让碳化硅制品为光伏多晶硅生产、核电装备等领域的耐腐蚀、长寿命密封提供解决方案;切入芯片制造关键设备所需的超高纯度、超高精度陶瓷部件领域等。
值得关注的是,伏尔肯不断创新的背后,是年均逾7%的研发投入占比。目前,公司设有国家级示范院士工作站、国家级博士后工作站、省级企业研究院、省级研发中心等研发平台,并与国内30余所高校院所紧密协作攻关,牵头或参与制定二十多项国家及行业标准,授权发明专利40项。公司承担和参与了包括“十二五”国家科技支撑项目、国家863前沿技术研究项目、国家重点专项和市“2025重大项目”等项目,并荣获十多项省部级科学技术奖项。带着伏尔肯创新基因的产品,不仅实现了进口替代,更大量出口至欧美日等发达国家,服务于全球顶尖的装备制造商