在当今这个技术决定国运的时代,“卡脖子”这个词,总让我们不自觉地联想到芯片、光刻机这些高端领域。
然而,你可能不知道,就在我们不曾注意的地方,中国早已在另一项决定国家工业命脉的关键技术上,实现了惊天逆转。
甚至让曾经高高在上的西方强国,都不得不垂涎三尺,却求而不得。
![]()
这并非半哥在痴人说梦,而是源自华中科技大学张海鸥教授团队的一项“独门绝技”:铸锻铣一体化金属3D打印技术。
它不仅冲破了欧美长期以来在高精尖装备制造上的垄断壁垒,更因为其颠覆性,被国家列入禁止出口清单,成为令美国企业几次三番携带重金求购,却铩羽而归的“国之重器”。
![]()
众所周知,一架C919大飞机的钛合金承力框,或是“长征”火箭的储箱大环件,这些都是装备的“脊梁骨”,承受着难以想象的压力和应力。
过去,制造它们简直是场耗时耗力的“史诗级战役”。传统的锻造工艺,就像是回到“石器时代”:先得把金属铸成大块毛坯,然后一遍遍地加热、锻打、再加热、再锻打,足足要走上十几道工序。
材料利用率低得吓人,一吨原材料,最后能用上的可能不到百分之十,大部分都变成了边角废料。
![]()
武汉天昱智能制造有限公司首席科学家、华科大教授张海鸥
生产周期呢?按月计算,甚至半年一年。更要命的是,像大型钛合金这样的“硬骨头”,关键的锻模技术长期被美俄垄断,我们想要生产,就得高价进口,处处受制于人,这种滋味,真的不好受。
就在这种背景下,华中科技大学张海鸥教授团队,默默耕耘了二十多年,终于炼就了一把“倚天剑”。铸锻铣一体化金属3D打印技术,并非简单的升级,而是一次颠覆性的思维革命。
![]()
你可以把它理解成给3D打印机装上了一只“铁匠的锤子”。传统的3D打印,虽然能快速成型,但打印出来的金属件往往有微小的气孔和裂纹,性能上总差传统锻件一截,用在关键部位心里总是不踏实。
而铸锻铣一体化技术,则巧妙地解决了这个痛点。它把铸造(液态成型)、锻造(高压致密化)、铣削(精密加工)这三道核心工序,史无前例地整合到了一台设备上。
![]()
当金属熔液被喷射出来,刚刚凝固成型,还没完全冷却下来的时候,一台高频、小能量的“锤子”就会立刻对它进行冲击锻打。
这就像在金属还是“半液体半固体”的状态时,就对它进行“按摩”和“塑形”,把金属内部的晶粒细化到微米级别,从而彻底消除了传统3D打印件的缺陷。
![]()
这一招,如同神来之笔。经过这项技术“锤炼”出的零件,强度和韧性不仅不输给传统锻件,甚至在某些关键指标上还犹有过之!
更让人拍案叫绝的是,生产效率实现了质的飞跃!过去需要数月才能完成的复杂部件,现在短短一周就能搞定。材料利用率也从过去的不到10%,直接飙升到了80%以上,极大地减少了浪费。
![]()
它的“杀手锏”还不止于此。你可能知道,传统的金属3D打印技术,往往依赖昂贵的进口激光器和金属粉末,成本高得让人望而却步。而中国团队却另辟蹊径,用我们本土的电弧作为热源,直接用普通的焊丝作为原材料。
这一改动,直接让制造成本降到了原来的几十分之一!这意味着什么?一台设备就能替代一整条庞大的传统锻造生产线,不仅占地面积小,能耗也低得多。
![]()
更厉害的是,它能打印出传统工艺根本无法实现的复杂内部结构,比如带有精巧冷却通道的轻量化零件,这为装备的设计和性能升级打开了无限可能。
这种“高效、低成本、高性能”的组合拳,彻底让我们在大型关键零部件制造上,摆脱了对外依赖,真正做到了自主可控。
![]()
然而,这项技术从实验室走向应用的道路,充满了挑战与坚持。
2013年,团队成功做出了第一批边打印边锻打的小样件,迈出了坚实的第一步。
2016年,首台设备正式诞生,标志着理论走向了实践。
![]()
到了2018年,这项技术通过了工信部的严格鉴定,9位院士专家一致给予了“国际首创、国际领先”的高度评价,这无疑是对团队二十年艰辛付出最好的肯定。
如今,这项技术早已不再是“空中楼阁”。它已实现了规模化应用,累计交付了五百多台套设备,最大成型尺寸达到了令人惊叹的12米×4米×3米,新一代的超大设备甚至已经投入到重型运载火箭整体箭体结构段的打印中。
![]()
张海鸥、王桂兰教授夫妇在生产现场指导工作
在军事领域,歼-20的钛合金大隔框、长征火箭的关键部件,早已批量使用这项技术。而最新的好消息是,2025年,它成功为国产大飞机C919打印出了高强铝合金承力框,通过了层层专家验收,未来将成为我们国产大飞机的“超强骨架”。
想想看,一架大飞机能够更安全、更高效地翱翔蓝天,背后就有这项中国原创技术的默默支撑。
![]()
与我们国家的突飞猛进形成鲜明对比的是,国外的同行们还在“先打印后锻造”的两步走老路上摸索,技术上至少落后我们两代。
全球增材制造领域的权威研究员都曾不无感慨地指出,西方国家梦想了几十年、却迟迟未能实现的规模化增材制造,中国正在将其变为现实。
正因为看到了它的巨大战略价值,美国企业才不惜重金,多次前来求购,却次次被我们拒绝。
![]()
国家层面也深刻意识到它的重要性,于2020年将其正式列入禁止出口目录,并在2023年修订时进一步收紧了控制要点。这并非简单的贸易保护,更是我们维护国家产业安全,确保核心技术不外流的必要举措。
这项铸锻铣一体化技术,其战略意义,丝毫不逊于芯片产业中的光刻机。
![]()
如果说光刻机决定着芯片的命运,那么它,则牢牢掌控着航空航天、核电、兵器等一系列国家战略产业的核心部件制造权。
它不仅已从钛合金拓展到高温合金、铝合金等多种关键材料,打印速度和精度也在不断刷新纪录。
![]()
未来,在新一代飞机、火箭、核电设备的研发和性能升级上,我们将拥有坚实可靠的自主保障,外部的制裁和压力,再也无法卡住这些“国之重器”的“脖子”。
从过去默默无闻的跟跑者,到今天局部领域的领跑者,铸锻铣一体化技术的突破,正是中国科技自立自强的一个缩影。
它再次用铁一般的事实告诉我们,核心技术是花钱买不来、靠求也求不来的,唯有我们自己埋头苦干、久久为功,才能在全球激烈的竞争中,真正掌握主动权。
![]()
这项中国独创的技术,不仅让高端装备制造变得更高效、更经济、更可靠,更向全世界展示了中国在高端制造领域的磅礴创新实力。
在全球制造业转型升级的浪潮中,正是这样的技术突破,正在让中国从高端制造的“参与者”,一步步蜕变为“规则制定者”之一,这无疑是中国硬实力崛起的重要注脚。
![]()
信息来源
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.