中国3D金属打印技术多厉害？

提到“卡脖子”技术，很多人会先想到光刻机或航空发动机，但有一项中国独创的技术，却让美国企业三次携重金上门求购，最终空手而归，这就是华中科技大学张海鸥团队研发的“铸锻铣一体化金属3D打印技术”。

它究竟强在哪里？为何被国家列入禁止出口清单？

而传统的金属制造却往往要经历一道道繁琐的工序，如铸造、锻造、铣削等，其流程之长、成本之高堪忧。比如飞机钛合金承力框，传统工艺需万吨级锻压机分段加工后再拼接，耗时数月，材料利用率仅10%左右。

而张海鸥团队的技术将三大工序集成于一台设备，边打印边用高频微锻锤击熔融金属，每分钟数千次的冲击使晶粒细化至微米级，彻底消除气孔和裂纹，这样制造出的零件强度比传统锻件高20%以上，成本却仅为传统方法的几十分之一。

这项技术的突破性在于解决了全球金属3D打印的“强度困境”。传统3D打印逐层熔凝的工艺易产生疏松组织和残余应力，导致零件力学性能不足，难以应用于高端装备。借助对铸锻铣的有机整合，实现了对锻打的同步的均匀的等轴晶的形成，使得铸件的致密度接近了理论的理想值，从而对其疲劳的寿命都有了较大的提升。

目前，该技术已用于歼-20钛合金隔框、C919主风挡窗框、长征火箭储箱环件等关键部件，甚至实现12米级超大型构件制造，为重型火箭整体箭体生产奠定基础。

更深远的影响在于重构高端制造供应链。凭借一套相对简便的电弧热源和普通的金属丝材的铸锻铣技术就可直接制造出各种复杂的结构零件，其材料的利用率达到了80%，根本无需像传统的锻造那样投入巨大的设备和昂贵的模具的同时也大大降低了了了生产的流程的长短。

依托于对C919的承力框的“绿色智造”模式的推广，传统的耗材近百吨的周期都能在短短的7天内就完成了，既大大地降低了对重型的装备的依赖，也使得中小型的企业都能通过这种“智造”模式的推广而能够参与到高端的部件的生产中来。

技术的领先地位直接转化为战略主动权。2020年，铸锻铣一体化技术被列入《中国禁止出口限制出口技术目录》，而美国之所以急于求购，是因为其F-35等装备若应用该技术，可减重300公斤以上，大幅提升航程与载弹量。

然而，中国已形成从材料、设备到应用的完整产业链，全国投产超500台相关设备，相比之下，欧美仍停留在“先打印后锻造”的落后阶段，技术代差至少五年。

这项成果的背后是30年产学研闭环的厚积薄发，张海鸥夫妇自1998年放弃日本优厚待遇回国，带领团队攻克微型锻打同步控制难题，2016年全球首次打印出高性能金属锻件。

如今，其产业化公司“天昱制造”已与空客、通用等国际巨头合作，技术出口受限反而倒逼全球企业来华设立联合研发中心，这种“技术反输出”模式成为中国高端装备出海的新范式。

可见从被动的被“卡脖子”到主动的为自己“设限”，中国的金属3D打印的逆袭，也正是核心技术的突破所体现出的“长期的投入”和“跨界的融合”。

激光3D打印的颠覆性之举对传统的模具制造的不断的冲击同时，铸锻铣一体化的将“制造”的传统的模式再一次的推向了“智造”的新高度，从而为我们在航天强国、制造强国的目标的实现提供了更为坚实的底层的支撑。其终极的胜负，就不仅仅是单点的技术突破，也将是整个产业的协同崛起。