近日，天津职业技术师范大学 “微纳精造” 项目在高端多模式超声换能器研发上取得阶段性突破。项目面向航空航天、半导体、光学器件硬脆材料加工场景，打造多模式换能器 + 智能超声电源一体化解决方案，补齐国产超精密加工核心部件短板。
超声换能器是超精密加工装备的核心部件。当前国内高端市场被海外产品占据，进口设备价格昂贵、接口封闭；传统国产换能器大多为单模式振动，加工蓝宝石、碳化硅等硬脆材料时，容易出现崩边、表面波纹、刀具损耗大等缺陷，难以满足 Ra≤0.02μm 纳米级加工要求。
针对行业痛点，项目创新双支路解耦式换能器结构，可实现纵振、扭振、纵扭复合、椭圆振动多模式切换；搭载自感知压电片双闭环控制系统，抑制温度漂移、负载扰动带来的轨迹畸变；同时搭建硬脆材料工艺轨迹映射引擎，将企业工艺调试周期由 3 天压缩至 2 小时以内。
经上千次切削实测，系统模式切换时间 3045ms，频率跟踪精度 ±50Hz；工件崩边缺陷降低 80%，加工良率提升 35%。整套产品定价仅为进口同类产品的 50%70%，采用通用机床接口，无需对现有设备大规模改造即可完成配套。
项目已与多家制造企业达成样机试用、联合研发合作，开展上机实测，积累大量工业工况数据。项目采用外协零部件加工、校内实验室完成装配标定的轻资产模式，搭建通用精度款、半高端精密款、超精密高端款三级产品矩阵。
据了解，项目参加中国国际大学生创新大赛（2026）高教主赛道创意组。下一步团队将重点优化设备散热、电磁抗干扰性能，固化标准化装配工艺，深化和行业龙头企业协同验证，加速技术成果产业化落地，助力天津高端制造产业高质量发展。
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