美國三顧茅廬都“求”不來的技術,到底是什么,讓美國面對中國再次“卑微”。
簡單來說,中國的動作幾乎顛覆了整個技術的發展,傳統金屬3D打印面臨一個根本性難題:打印出的零件內部存在微孔和裂紋,結構強度不足,被業界戲稱為“酥脆餅干”。這種缺陷導致打印件無法應用于飛機發動機、火箭結構等關鍵承力部位。
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張海鷗教授團隊的突破在于將中國古老的鍛造智慧與現代增材制造結合。他們設計了一套微型智能系統,在金屬打印的同時,用高頻微鍛錘對尚未完全凝固的金屬進行每分鐘數千次的鍛打。
而這一創新解決了金屬3D打印長期存在的“強度不足”問題。經過同步鍛打的打印件,晶粒細化至微米級別,內部氣孔與裂紋被有效消除,力學性能達到甚至超越傳統模鍛件水平。
2023年3月,張海鷗教授在一場學術論壇上詳細介紹,這項技術融合了增材制造、半固態快鍛和柔性機器人加工三項技術,將金屬增材、等材、減材工藝合三為一。
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張海鷗的探索始于1995年,是國內最早開展金屬增材制造研究的學者之一。早期團隊嘗試采用激光熔化金屬粉末的方式進行打印,但所得樣品普遍存在強度不足、組織疏松、開裂傾向嚴重等問題。
然而張海鷗的一個想法,卻是帶來了不少希望:把鍛造的核心物理機制直接引入打印過程。
轉機出現在2009年,國家啟動高檔數控機床與基礎制造裝備重大專項,張海鷗決定集中全部資源攻關這一方向。在妻子王桂蘭教授及研究生的共同努力下,團隊開始了長達數年的技術攻堅。
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2013年,首批驗證樣件成功出爐,證明了“邊打印邊鍛打”技術路線的可行性。2016年,首臺具備實用價值的原型機研制成功;2018年,項目通過工業和信息化部組織的權威鑒定,九位院士聯合評定為“國際首創、國際領先”。
但要知道,鑄鍛銑一體化技術的戰略意義不亞于光刻機。如果說光刻機制約的是信息產業的命脈,那么這項技術則牽動著航空航天、國防武器與核電系統的神經中樞。
過去,具備大型鈦合金承力結構件制造能力的企業全球屈指可數,美國和俄羅斯長期壟斷萬噸級自由鍛造壓機,中國一度只能依賴進口成品。
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如今情況完全逆轉。這項技術已經應用于殲-20戰斗機的關鍵鈦合金隔框、長征系列火箭的燃料儲箱環段、C919客機主起落架承力支柱以及各類衛星用大型支撐框架的批量生產。
2020年更是將“鑄鍛銑一體化金屬3D打印關鍵技術”列入限制出口清單,編號183506X。
2023年目錄修訂時,對該技術的管控范圍進一步細化與收緊。2025年7月最新調整的目錄中,這項技術依然被保留在限制出口清單內,顯示了其持久的戰略價值。
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隨著技術持續迭代,中國在航空航天高端制造領域的領先優勢不斷擴大。目前全國范圍內已部署并交付超過五百套該類設備,最大成形能力可達12米×4米×3米。
而新一代超大型設備已投入應用,用于重型運載火箭整體箭體段的一體化打印,大幅減少裝配環節,提升結構完整性。
緊跟2025年7月,中國發布了多項航空領域自主創新成就。
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中國在航空領域的全面突破,正使這個國家繼續減少對外國零部件的依賴,縮小技術差距。
只得說,隨著技術的持續迭代,中國在航空航天制造領域的領先優勢只會越來越大。美國再有錢也買不到,更無法追趕。核心技術掌握在自己手里才是真正的底氣。
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