北京工业大学成果推介（第二期）|北京工业大学|弯管|机械|水处理|空化|管机|辊压

高速多轴联动智能弯管机

成果单位：北京工业大学

项目简介：

团队开发了国产高速多轴联动弯管机控制系统。该系统实现了弯管过程的数字孪生。在实际弯管之前就能对可能的干涉情况进行预判，自动生成高效合理的弯管工艺。能够实现更粗管径的加工，直径可达80mm。弯管速度快，经实际测定，对10个弯的管子加工在一分半钟。

市场分析：

汽车、家具、市政设施等对管型加工需求均很大，全球范围内弯管机市场规模可达数十亿美元。国内著名的老企业如长治锻压设备厂等，还有张家港地区的许多私营弯管机生产厂家。国外如意大利的BLM等。国内弯管机以液压驱动和模具不能侧倾的数控弯管机为主。其工作效率低，对复杂管型的适应性差。国外弯管机能实现多轴联动和侧弯，工作效率很高，但对直径较大的管型(如70以上的管子)缺乏相应型号。本团队开发的高速多轴联动弯管机控制系统在支持大口径管型加工上较国外弯管机有优势。

应用方向:

该系统适合对各种复杂管型的弯曲加工。

知识产权和产业化分析

弯管机单台成本在50万左右。拥有软件著作权3个，及其它相关专利若干。目前已经在宁波某汽车底盘生产企业投入使用。单台弯管机年产可达20万根。创造产值200万元。

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高压水混流破鳞带钢清洗(HPMFD)产业化

成果单位：北京工业大学

项目简介：

本项目拟提出一种新型的高压水混流破鳞带钢清洗HPMFD,High Pressure Mixture Flow Descaling技术。该技术采用独特的“泥浆喷射”技术，用水和磨料的混合物冲击高速运行的带钢，实现机械法除鳞，其中泥浆冲击带钢的力度、角度和均匀性都能够精确控制。清洁水在高压水泵的作用下形成高压、高速、大流量的稳定射流，再经混流器实现水和磨料的均匀混合，混合浆液随后进入喷幕机，在旋转叶轮离心力的作用下混合浆液形成浆幕，从而对钢带表面产生冲刷、剥离等作用，最终达到机械除鳞的目的。

HPMFD技术较化学酸洗、干式喷丸及高压水除鳞等传统技术，在除鳞效果、表面粗糙度等技术指标上均可控，其显著优点在于:

1.节能、绿色、环保;2.提高产品质量;3.有效降低成本。

市场分析:

钢材除锈设备在工业生产中扮演着重要角色，能够帮助去除钢材表面的氧化物和腐蚀物，提高钢材的质量和耐久性，目前在钢铁绿色除锈市场只有美国TMW公司具有相似除锈设备，但要使用他们的设备要缴纳高傲的专利费或加盟费，而且一旦设备出现故障需要美国公司派遣工程师进行维修，国内钢铁企业无法掌握核心技术，容易受制于人。

应用方向

钢材除锈

知识产权和产业化分析

目前MFD设备已经更新到第二代机械，添加了智能控制

系统。

1.实现了带钢移动打击效果，能够模拟整卷带钢清洗过程;

2.实现了幕形实时调节，通过触摸屏控制电机转速，改善幕形，以调整带钢清洁程度;

3.实现了进液管角度实时调整，通过触摸屏控制蜗轮蜗杆电机转动，调节进液管角度，可以根据不同的板材所需打击力度进行进液管角度修正;

4.实现了自激振荡后混合式混流器进水口

压力实时调节，通过调节电磁阀的开度来控制进水口的压力，触摸屏可反馈实际开度;

5.实现了所有控制单元断电自动复位，确保了所有测试数据保密性;

目前设备完成度为90%，剩余的10%需要多次实验调整，总结控制规律后完成。

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基于强电离-水力空化配合紫外光多模块化处理舰船污水机理及试验研究

成果单位：北京工业大学

项目简介：

将先进水处理技术与智能化、机电一体化技术融合，搭建一套新型智能型一体化工业废水处理设备，采用AOP(高级氧化方法)处理方法，无任何外加化学试剂，具有反应速率快，无二次污染等特点，且反应过程具有广谱性，几乎能与所有有机物反应。智能化、一体化、小型化、设备占地面积约为2m2，较同类产品有明显的价格优势，吨水处理成本200元以内，实现工业废水的无害化处理，在降低企业对此类废水处理成本的同时，提高人居生活环境，促进人与自然和谐发展。

市场分析

工业废水市场会接受或购买项目成果，尤其是含油废水处理和压载水废水处理方面。

目前市场有代表性的竞品有:

泓兴环保的气浮含油处理设备，处理量100m%/d，主要是通过溶气式气浮机溶解消除悬浮物。

依斯倍含油废水处理中水回用系统，占地面积35m2，废水流量25L/，主要是通过TMF联合多级RO工艺晶种法蒸发技术处理废水。

青岛双瑞压载水处理系统，通过电解海水产生次氯酸钠杀菌，达到D-2以及其他标准。

本项目成果采用多种高级氧化手段，联合处理复杂废水，成本。

应用方向

工业废水处理

知识产权和产业化分析

该新型设备完成如下应用:

(1)降解220mg儿L含油废水:采用水力空化+等离子体+紫外光三种组合工艺联合的处理方法，处理2.5h，除油率可达95.78%，处理后含油量<10mg儿，达到国家三级排放标准，能耗较小，处理成本约为每吨200元。

(2)降解10mg/L甲基橙染料废水:采用等离子体+紫外光相结合的工艺处理方法，10min内可达到100%降解率。能耗较小，处理成本约为每吨50元。降解5mg儿罗丹明B染料废水:采用水力空化与气液混溶相结合的工艺处理方法，75min内可达到约90%的降解率。能耗较小，处理成本为每吨130元

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面向双碳目标的激光制造前沿技术

成果单位：北京工业大学

项目简介

团队面向新能源汽车和柔性电子制造，提出激光微熔覆复合制造、飞秒激光高通量直写等新方法，开发出大幅面精细动态聚焦扫描振镜核心功能部件。

应用方向

应用于锂离子电池高能比新型电极和极耳、车身结构、柔性电子器件等的激光制造;柔性电路激光直写效率提升3个数量级。

知识产权和产业化分析

授权国家发明专利10余项、国际发明专利2项。

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摩擦辊压增材制造技术与装备

成果单位：北京工业大学

项目简介:

团队针对传统熔化增材制造技术难以打印出高强度铝合金构件的国际难题，自主研发了摩擦辊压增材制造技术和成套设备，突破了工具头构型设计、材料流动及缺陷调控及组织与性能调控等关键技术，解决了铝锂合金等高强铝合金增材制造结构件强度低的难题，获得了强度系数95%以上的铝锂合金结构件，显著高于当前采用传统方法制备的铝锂合金的最高水平。该技术有着成本低、效率高、组织致密、强度高等优点。设备不仅成本低廉，维护成本较少，打印构件质量更高。同时，设备成形所采用材料多样化性较强，首先材料形式多样，包括各直径的商用焊丝、各尺寸带材、丝材等，其次材料型号多样，包括Al-Li、AI-Cu-Mn、AI-Mg及A-Mg-Si合金，同时也可以保证连续送料，沉积效率和材料利用率更高，做到了高质高效且成本更低，经济效益好。此外，本技术产品也设计多样接口，可以直接应用在立式加工中心及机械臂平台，适应性更强。

市场分析

目前全球增材制造市场规模高速增长。根据2023年发布的《WohlersReport 2023》报告，全球增材制造产品和服务的收入从2003年的5.29亿美元增长至2022年的180亿美元。同时，增材制造设备销量持续增长，根据WohlersAssociates统计数据显示，全球金属增材制造设备的销售量从2012年的200余台增长至2021年的2300余台，十年来增长1087%，年复合增长率31.63%。

市场上的航空航天公司、汽车制造企业及3D公司可能会购买本研究团队的成果。国内市场上暂时还未出现基于本技术相关的设备及装置并且随着经济及零件的多样化需求。国内设备研发的不足，导致客户需要从国外购买，不仅成本高昂且容易被限制。所以，基于以上因素，本团队所研发的设备具有较大应用价值及潜力。

应用方向

广泛适用于航空航天汽车等领域的大型复杂构件的高性能增材制造，包括航天大型/超大型运载火箭连接环、航空飞机机身整体壁板、薄壁高筋等复杂构件，也可以针对异种材料(如铝/钢)进行连接，同时也可以对具有缺陷的构件进行固相修复。

知识产权和产业化分析

本研究团队与一些企业已经有了合作，包括航天三院、航天五院等。目前团队发表高水平学术论文20余篇，已申报及获批5项专利。

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图例说明:

1、摩擦辊压增材制造典型结构样件

2、自主研发的摩擦辊压增材装备(国内外首台)

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