30亿不卖！中国3D打印技术省90%材料，西方垄断彻底崩塌

前言

说起卡脖子技术，很多人第一时间想到的都是光刻机、航空发动机和芯片，好像科技的顶端的博弈就只有这些。

事实上，这些确实重要，但并非全部，中国手里还有一项低调却关键的王牌技术，让美国都坐立不安——那就是华中科技大学张海鸥教授团队的铸锻铣一体化金属3D打印技术。

它能彻底改变飞机和火箭等装备的制造方式，把曾被国外垄断的关键零部件牢牢掌握在中国手里。

美国曾三次高价求购都被拒，技术还被列入禁止出口清单，那么，这项技术到底有多厉害？

铸锻铣一体化金属3D打印技术

在当下的舆论场里，提到国家之间的科技角力，绝大多数人的视线都被牵引到了几个微米甚至纳米级别的领域。

人们焦虑于光刻机的光源，担忧高端芯片的制程，仿佛大国博弈的输赢，完全取决于谁能在一块指甲盖大小的硅片上刻出更细的纹路。

这种对“算力”和“信息”的过度聚焦，往往让我们忽略了工业文明的另一条大动脉——那是关乎“承载”和“强度”的硬功夫。

实际上，真正能决定一个国家飞得多高、潜得多深、打得它国不敢造次的，除了大脑里的芯片，更要有肢体上的“硬骨头”。

把目光从显微镜下的微观世界移开，投向轰鸣的重工业车间，你会发现，在飞机起落架、重型运载火箭连接环、核电站核心部件这些大家伙的制造上，中国曾经面临的“卡脖子”痛楚，一点也不比芯片少。

而在武汉喻家山下，有一项低调到几乎鲜为人知的技术，默默磨剑二十载，最终逼得西方从试图高价收购到只能眼红仰望，它就是张海鸥教授团队研发的“铸锻铣一体化金属3D打印技术”。

要理解这项技术的含金量，先得看看传统的高端金属加工有多“笨”，在过去很长一段时间里，无论是中国的歼-20要想做核心承力结构，还是C919大飞机要造主起落架，都逃不开一条既昂贵又漫长的老路。

传统的工业逻辑是做“减法”和“整形”，想要一个特定形状的高强度零件，你得先搞来一大块几十吨重的高品质金属铸坯，扔进高温炉里烧得通红，再搬到万吨级水压机下一顿猛砸，靠着巨大的压力把金属内部的缝隙压实，这就叫锻造。

这还没完，锻造好的毛坯还得搬上五轴联动机床，一点点把多余的部分削掉，这个过程，简直就是“烧钱换性能”的代名词，原本巨大的钛合金毛坯，最后能真正留在飞机上的部分，往往连原材料的十分之一都不到，剩下的90%全是废料。

更要命的是周期，造这么一个大家伙，动辄好几个月，甚至按年计算，而且，这里面有一个极高的门槛——超大型模具和万吨级锻压机，谁掌握了这些核心设备，谁就掌握了大型装备制造的“入场券”。

在这个领域，欧美俄曾长期占据垄断地位，你想多造？排队，你想定制？加钱，甚至核心的模具技术，人家压根就不卖给你。

难道就没有别的路可走？这正是上世纪90年代中期，华中科技大学张海鸥教授脑子里挥之不去的问题。

攻克技术

当时，3D打印（增材制造）的概念刚开始冒头，这是一种全新的“加法”制造逻辑——想要什么形状，就堆什么形状，不再需要巨大的模具，也不需要削掉90%的材料。

听起来很美好，但早期的金属3D打印有个致命的软肋：它是“虚胖”，以前的金属3D打印，多半是用激光去烧金属粉末，做出来的东西，形状确实可以极其复杂，甚至能做出精巧的镂空结构，但也就是看着好看。

一旦拿到显微镜下一看，内部晶粒粗大，甚至布满肉眼看不见的微小气孔，这种材料，做个手办模型或者非受力件还行，要是敢用在承受几百吨冲击力的飞机起落架或者火箭受力环上，那就是拿航天员的生命开玩笑。

所以，当时的工业界有个不成文的偏见：3D打印出来的金属，天生就是“软骨头”，成不了大器。

但这并没有劝退张海鸥，相反，这种“死胡同”逼出了他一个极其大胆甚至略显疯狂的设想：既然打印出来的东西太松散，那是缺练，既然锻造能让金属变结实，那是千锤百炼的结果。

那么，能不能把这两件事凑到一起干？一边把金属熔化堆叠起来，一边拿锤子猛砸？这个想法在2009年国家启动高档数控机床重大专项时，迎来了转机，但实施起来简直是地狱难度。

要知道，在传统工业里，铸造、锻造、铣削，这是完全不同的三个行当，分属不同的车间，有着完全不同的温度和环境要求。

要把这“三兄弟”强行塞进一台机器的肚子里，还得让它们配合得天衣无缝，这无异于要求一个人同时在弹钢琴、打拳击还能穿针引线。

技术团队面临的最大挑战在于时序的极度精准控制，在他们的设备里，并不是先把东西打印好再去砸，而是“趁热打铁”的极致版。

国产电弧枪刚刚把金属丝融化，材料还处在半固态、也是可塑性最好的那零点几秒里，旁边的高频微锻装置就必须立刻跟进，“哐哐哐”一通微米级的锻打。

这一锤下去，里面的气孔直接被挤没，裂纹被压合，刚刚长出来的粗大晶粒瞬间被打碎成极其细密的微小晶粒，等这一层冷却下来，下一层金属液又堆了上来，就这样，打印一层、锻造一层、再铣削一层，反反复复，层层递进。

为了把这条路走通，从1995年最初的设想到2009年的全力攻关，再到后来数不清的废品堆成山，张海鸥夫妇和他的学生们几乎把所有的时间都耗在了实验室的机器旁。

这里没有高端写字楼的咖啡香，只有刺眼的电弧光属、金属撞击的噪音和从未散去的焦糊味，这种“微铸锻同步”的方法，彻底颠覆了西方的技术路线。

西方同行还在迷信昂贵的激光器和极其讲究的金属粉末时，中国团队直接用了最便宜的工业焊丝做原料，热源也是最普通的电弧，成本直接从天上降到了地板上，甚至是传统激光打印成本的几十分之一。

直到2013年，第一批经过金相验证完全合格的小样件出炉，2016年，真正具备工业生产能力的整机问世，当这台机器吐出一个又一个不仅形状复杂、而且内部组织致密得像经过万次锻打一样的钛合金构件时，世界高端制造圈才真正被震动了。

2018年，九位院士齐聚一堂，对着这项技术给出了八个字的评价：“国际首创、国际领先”，这并不是客套，因为直到那时，国外的顶尖实验室还在走“先打印个大概、再搬去锻造炉处理”的两步甚至三步走的弯路，而中国已经实现了一体化。

这项技术一旦走出实验室，所释放的能量是惊人的，对于C919的主起落架关键承力部件，以前那种“万吨锻压+大量切削”的笨办法被终结了。

对于长征系列运载火箭直径巨大的转接环，不需要再去等待长周期的模具定制，直接就能“生长”出来，甚至，以前设计师敢想却不敢画的复杂结构——那些为了减轻重量而设计的内部网格，为了散热而设计的蜿蜒冷却通道，现在统统都能实现。

因为这台机器在打印的时候，铣刀可以随时介入把复杂的内腔修整好，然后再封顶打印下一层，这是传统锻造怎么都做不到的“如虎添翼”。

这种降维打击般的能力，意味着我们在航空航天和高端装备的迭代速度上，获得了一个极其恐怖的“倍增器”，别人还在为了验证一个新结构排队等锻造毛坯的时候，我们可能已经改了三版设计了。

从歼-20的钛合金大型隔框，到卫星的高精度支架，再到尺寸能达到12米×4米×3米的超大型金属构件，只要是你能设计出来的“硬骨头”，它就能给你造出来，而且造得更快、更省、更强。

材料也不再局限于钛合金，高温合金、高强钢、铝合金甚至极其难搞的镁合金，都能在这台机器里乖乖听话。

西方国家多次求购

这种改变游戏规则的技术，自然引起了大洋彼岸的高度警觉，那些老牌的西方工业巨头太清楚这玩意儿意味着什么了——这不仅仅是一个新机器，这是对他们几十年建立起来的基于“大锻模”和“精密加工”技术壁垒的一次连根拔起。

于是，一波又一波的“求购者”来了，报价单上的数字从最初的几个亿，一路飙升到超过三十亿，但不管是多少钱，张海鸥教授的回应始终只有一个态度：不卖，这不仅仅是个人的骨气，更是对国家战略安全的清醒认知。

这根本就不是一项可以用金钱衡量的商品，试想一下，如果这项技术流出，让对手也掌握了这种低成本、高效率制造顶级金属构件的能力，那我们在新一代战机、火箭甚至核潜艇上辛苦建立起来的这点制造优势，瞬间就会被拉平。

这才是真正的核心竞争力，是你有钱也买不到的时间壁垒。

国家层面的反应同样迅速而坚决，2020年，商务部和科技部联合调整发布的《中国禁止出口限制出口技术目录》中，铸锻铣一体化金属3D打印关键技术赫然在列，编号183506X。

到了2023年，相关的控制要点更是进一步收紧，这相当于给这项技术贴上了最高级别的封条，也向世界宣告：中国不仅仅是在追赶西方的工业标准，我们正在开辟一条全新的、属于自己的工业赛道。

回过头来看，我们总是习惯于盯着那些我们暂时落后的领域痛心疾首，却往往忽略了在这些看起来“傻大黑粗”的基础制造领域，中国科学家究竟付出了怎样的心血。

如果说光刻机决定的是未来的数字化生存空间，那么像“铸锻铣一体化”这样的技术，决定的则是物理世界的生存极限。

它不显山不露水，但当我们在天空中飞出从未有过的轨迹，在深海里潜入从未到达的深度时，背后撑腰的，正是这一锤一锤敲打出来的中国制造的“脊梁”。

结语

在这个喧嚣的时代，张海鸥团队二十年的冷板凳，换来的是国家工业的一张王牌。

它告诉我们，真正的“大国重器”，不是靠甚至买来的，而是靠无数个日夜在车间里的死磕，硬生生从不可能的缝隙里“砸”出来的。

这种“卡不死的脖子”，才是我们面对风云变幻最硬的底气。

信息来源：

《列入限制出口名单，美国曾3次求购！这项3D打印技术仅中国掌握》新浪财经2021-03-30 19:06

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