中國十年磨一劍造出全球獨一技術，美國說跟不上了，中國人還996

1981年，日本名古屋市工業研究所的小玉秀男發明了利用光硬化聚合物制造三維塑膠模型的方法，原理是利用液態的光敏樹脂即UV 樹脂，在一定波長的紫外光（250-300納米）照射下會立刻發生聚合反應，完成固化。

這種用紫外線按照一定軌跡照射一堆光敏樹脂，硬化其中一部分的技術還是非常原始。3年后，美國人查克·赫爾引入噴射的方式將光敏樹脂層疊起來，每次薄薄地噴上一層，再用紫外線固化一層。

到了90年代，3D打印機的工藝方法已經從單一的光敏感材料擴展到丁二烯-苯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯烯。這種顛覆的制造工藝開始引起金屬加工行業的關注。

一直以來，所有金屬產品都需要經過澆鑄、制造、沖壓、加工等程序，雖然引入了大量的自動化加工技術，但這些工序并無減免。3D打印機的出現為金屬加工打開了一扇全新的大門，如果金屬材料也能像樹脂一樣被熔融進行沉積，那么前面所有的工序都可以省略。

巨大的收益前景，很快讓金屬加工的3D打印技術成真，技術人員用激光、電子束和摩擦攪拌的方法將金屬材料熔融，再進行噴涂沉積。

這其中激光幾乎能涵蓋一切金屬材料，包括熔點高達上千度的鎳基高溫合金都能熔融；電子束略遜一籌，能覆蓋不銹鋼、鈦、鋁、銅、工具鋼、不銹鋼等；摩擦攪拌主要用在一些熔點較低的金屬 材料，如鋁、鈉、鉀等，摩擦攪拌的最大好處是成本低。

除了熱噴涂打印，還有一種不需要熱源的冷噴涂技術，這是一種將固態粒子高速噴射到基材表面，產生劇烈的塑性變形而沉積形成涂層的方式。冷噴涂增材對薄壁件的加工最佳，薄壁件很容易變形，冷噴涂對基體不產生熱影響，沒有熱變形。

3D打印技術的好處既然有如此多，因自然被各國軍方給盯上了：

第一，它精簡了制造過程，讓加工設備體積小，且便于攜帶；

第二，能自主掌控和變更幾何形狀，制造空心零件如探囊取物，非常簡單，更輕的重量意味著飛行器能獲得更快的速度和更低的總體燃料成本，這讓航空業如何不愛；

第三，能實現多種材料的任意組合和搭配，讓金屬材料的混搭和疊加如同縫衣服，簡單明了，讓強度和韌性兼顧，實現魚和熊掌兼得。

第四，大幅降低武器裝備的造價成本。傳統的生產是做“減”法，將大小遠超零件尺寸的原材料通過切割、磨削等工序，除去多余部分，大約有90%的原材料會被浪費掉。與傳統工藝不同，3D打印技術做的是“加”法，從無到有，無需原胚和模具，通過層層增加材料的方法“打印”出來，整個生產過程幾乎沒有任何浪費。

最早將3D打印技術應用到實戰的是美國，這不僅是因為美國的技術最先進，而且美國人不是在打仗，就是在打仗的路上。

阿富汗戰爭持續了20年之久，塔利班正面打不過美軍，就指著美軍的后勤保障攻擊，讓美軍頭疼不已，為了確保補給暢通和保障人員的安全，美軍在這方面付出的傷亡不比正面戰場少。

2010年，美軍一支車隊在阿富汗山區行進時，遭遇塔利班的突然圍攻，死傷慘重，無力突圍，無奈之下利用火力優勢固守待援。在等待救援的時間里，救治傷員的繃帶很快用完，如果不采取措施，剩下的傷員將因流血過多喪命。

危急關頭，美軍利用護送的3D打印機就地取材，利用塑料水杯和水瓶融化，獲得聚對苯二甲酸乙二醇酯，作為打印機的原材料，制成塑料繃帶為傷員止血，大大降低了傷亡。后續，美軍在全球各地大量配置3D打印機，用來就地打造設施和裝備，減少后勤需求和運輸。

有了美軍的示范作用，法國很快有樣學樣。2018年法國海軍的一次軍事演習中，其一艘航母損壞了一個螺旋槳葉片。按照常規流程，制造廠會先制作葉片模型，然后再開模、澆鑄、應力釋放、機械加工，進行熱處理及打磨，最后安裝。這一套流程全部走完至少需要兩個月的時間。結果法國海軍使用金屬3D打印技術，僅用時一周就完成修復。

俄烏戰爭，無人機首次進行大規模實戰，折損數量巨大，如何在戰場上實現快速補充，及時恢復戰斗力？修復破損的無人機無疑是最好的辦法之一。

俄羅斯利用桌面型碳纖維3D打印技術，取代模壓碳纖維和金屬部件，輔以微米級激光檢測系統，用碳纖維和凱夫拉作為增強材料，在戰地實現了零部件的快速打印和無人機修復。

那么我國在3D打印技術方面，處于全球的哪個位置？

中國在3D打印技術這一領域很早就布局，并不落后于其他發達國家，相反，在一些高精尖的軍工領域甚至還處于領先地位。

2012年，我國首次把3D打印列入國家863計劃，2015年取得突破，開始在飛機研制上投入使用，取得了迅猛發展。給大家一組數據對比，依靠傳統研制方式的殲-10從立項到裝配部隊用了近10年時間，而運用了3D打印技術的艦載機殲-15研發，我國僅用時3年。

如今中國的第六代戰機成飛的“銀杏葉”殲-36和沈陽的“雨燕”更是用到了中國獨創的3D鍛件打印技術。

這項技術有多強？從2016年發明出來，到我國明令嚴禁出口的2018年期間，美國屢敗屢戰，向我國數次提出采購請求，表示錢不是問題欲購買3D鍛件打印技術，被拒后美國又表示：“不出售技術沒有問題，出售設備也行?！痹诒晃覈B續拒絕三次后，美國詞窮，最終喊出了：“科學無國界”。

同一時間，日本和德國機床企業大大松了一口氣，暗暗感謝中國的不殺之恩。這是因為中國的這項3D鍛件打印技術能替代鑄造、焊接、機加，如果對供應，可以讓全球絕大多數機床企業破產。

一直以來，3D打印技術的應用范圍都是普通金屬零部件，不含使用環境惡劣，強度要求高的鍛件加工零件，例如核電站、深水潛航器、軍艦和飛機發動機內部高溫高壓的轉子等部件。

鍛件比同樣材質的金屬晶體更加細化、均勻、密度，疲勞壽命、強度、可靠性和韌性等更強。古代制造鍛件的方法是把鐵燒紅，然后用鐵錘不斷敲擊，那真是千錘百煉，至少敲擊3000次。

古人號稱“削鐵如泥”的寶劍其實就是靠鍛造制成，而這里的“鐵”指的是其他制造方式，強度高下立見。

現代傳統的鍛造方法是用一個幾萬到幾十萬噸壓力的液壓機，將燒紅的金屬像揉面一樣多方捶打，把晶體間的雜質硬生生擠出來，然后在特殊型面的模具中，用幾萬噸的壓力壓制而成，冷卻后再進行機加。這種加工方式制造的產品品質沒得說，但費時費力。

為了打破這種桎梏，我國耗時10年，利用加速、慣性和激光粒子加強的方式在3D打印技術上實現了史無前例的鑄鍛銑一體化，將原本需要鑄造、鍛造、銑削的三個工序一次完成，實現制造時間縮短80%，材料利用率達到80%，制造成本下降90%。

原理是首先將金屬材料離子化，離子化是指一個分子（或原子）獲得一個負電荷或者正電荷形成離子的過程，說直接點就是從材料的分子或原子開始堆積；接著利用高速將離子發射到基材表面，層層疊加，當速度達到一定速度，這些分子或原子會形成相互交接，網狀結構，強度和韌性大大增加，這還不夠，最難的技術出現了——那就是利用激光粒子沖擊疊加層的表面，每疊加一層就沖擊一層。

我們都知道光是波粒二象性，激光也是如此，先用光束消除離子的帶電性，中性離子消除了同性相斥的可能，再用激光粒子不斷沖擊表面，將這些中性的分子或原子壓實。目前能實現這種技術的只有中國。

在軍工中，鍛造技術不可替代和或缺。如今我國各種軍事裝備迭代又快又好，震驚全球，與全球僅我國掌握的鑄鍛銑一體化3D打印技術分不開，它讓我們的研發實踐時間比美國縮短了80%，美國已經明顯跟不上，哀嘆：“我太難了，他們的工作時間還至少是996，讓我怎么跟?！?/p>