世界首台铸锻铣一体化3D打印机诞生，我国限制出口，美国求购被拒

在之前的文章里，博士曾经提到过，如果把我国的机床产业发展史，写成一本书，那么每一页有“追赶”和“奋斗”。如今，在几代人的努力之后，这本书添上了光彩熠熠的一页，那就是 铸锻铣一体化3D打印数控机床。

提起3D打印，大家都不陌生，用金属粉末或塑料等可黏合材料，通过一层层堆叠累积，像堆积木一般构造物体，那么，铸锻铣一体化又是什么呢？

有一个成语叫百炼成钢，又有千锤百炼一说，指的就是铁匠通过反复的锤击材料，来改变微观层面的晶体结构，从而在宏观上得到一块优秀的钢铁。

古人虽然不懂晶体结构，但通过经验得出了只有经过反复锻打，才能提高金属强度、韧性和疲劳寿命的结论，现代工业亦是如此，通过先铸造、再锻造、最后铣削，来把一块原材料变成自己想要的形状。

但是，这办法和铁匠锤打的区别，不过是胳膊变成了机器，生产流程长，在锻造过程中反复加热，燃料燃烧带来的重污染，以及制造高精密零件的损耗，是它与生俱来的缺陷。

以生活中常见的飞机起落架为例，在拥有世界上最大的模锻压机之前，我们的起落架大部分都是进口货，锻压机本身不能制造起落架，生产的都是庞大的钢锭子。

比如我国第二大的中信重工的重型锻压机，回转盘直径超过五米，能锻压600吨的钢锭，是不折不扣的工业“大象”。但不管生产直径五米的零件，还是直径一米的零件，这头大象要消耗的体力都一样，而且，钢锭离起落架还差得远，必须走一趟加工中心，进行车铣加工，然后才能产出精确到毫米的零部件。

有的观众可能会想，生产加工不是很常见吗？

可惜600吨的钢锭会损耗，不能变成500吨的零件，一块材料胚体经过车铣加工以后，体重会直线下降到，只剩原材料的10%~40%。也就是说，那么大的锻压机大象，吃下无数草料产出的钢锭，最后有至少六成得变成废品。

如果零件需要的是钛合金这种，一公斤超过一千块的贵金属，加工完只剩十分之一，换谁都得心抽抽几下。那么，单纯的3D打印不是过不了多久就能成型，很便捷、很环保、很高端大气上档次吗？

事实没有这么简单

第一，3D打印没有经过一锤子一锤子的锻造，韧性和抗疲劳性能都比锻件低，比起饱经风雨的锻件，3D打印件就像温室里的花朵，面对风雨的摧残，自认娇弱。

第二，3D打印的质量不稳定，气孔是导致铸件缺陷的常客，一旦有了它，原本平滑的表面会出现圆圆的鼓包，或者直接有了裂纹，没有经过高温熔合的3D打印，时常让气孔有可乘之机。

第三，就是成本问题，一台家用的3D打印机，几百上千就能拿下，可用于工业生产的时候，热源多采用大功率激光或电子束，需要整体处在密闭保护之下，有了“壳” ，成形空间有限，薄利多销，量大价优的路子走不起来。

材料成本就变得昂贵了，原本无模具快速成型技术，虽然省去了锻压机的“浪费”，但内部不均匀，根本无法受太大的力，让它在工业生产的地位是一降再降，只能做些配角甚至龙套的工作。

本期的主角则融合了两种技术的长处，按技术领头人张海鸥教授的话说，制作精密零部件就像包饺子，从和面、擀皮到捏形状，只要一个环节出了问题，最后的成品都会不尽人意，破了的饺子还能凑合，安慰自己煮成了面片肉丸汤。

精密零部件却万万不能凑合，有了一点瑕疵都得报废，而铸锻铣一体化3D打印数控机床，不仅把和面、擀皮和捏饺子控制在同一张桌子上，也将过去必须要用“大象”完成的产品，交给了更智能的分工合作小蚂蚁，这项技术完全颠覆了人们的刻板印象。

它打印出来的零件，可以直接接受“锤子”的打击和铣刀的考验，是真正的微加工，具体的数据，很遗憾又很庆幸地告诉大家，这项技术被国家好好保护了起来，细节只能靠传统加工数据推测。

比如，如果我们需要一个长1.5米、高1米、厚0.2米的钛合金承重架，按照原本的锻压、加工分开搞，就需要先制造一个至少长1.6米、高1.2米、厚0.22米的钛合金板材，然后再运到加工中心进行加工。

工期长、消耗大、还麻烦，但如果使用华中科技大学张海鸥教授这项世界首创的技术，就可以在3D打印中实时跟进，每打印出0.01米，机器就自动进行锻压和加工，等到3D打印完毕，框架也就造好了。

领先世界的技术，往往是科研人员心血的结晶，正如居里夫妇为了镭元素奉献了一生，张海鸥教授和他的妻子王桂兰教授，亦是华中科技大学的居里夫妇，这对伉俪于我国最需要工业人才的年代，放弃了国外一片大好的就业前景，回到祖国成为了两个穷教授。

2009年，张教授开始思考，如何攻关大家都觉得不可能的，让金属3D具备锻件性能的技术，无数学者专家在此止步，原因无他，3D打印虽然有了三十年历史，但一直由于无法锻造而“骨质疏松”。

张海鸥教授当时自己也不确定，这条路子能不能走通，令他没想到的是，他刚跟妻子王桂兰教授提出自己“铸锻铣一体化”的思路，在研究经费微薄，实验环境恶劣的情况下，王教授一点犹豫都没有，掏出了家中仅有的积蓄。从此，两位教授踏上了充满荆棘的道路，学生们四班倒，他们却从未下过实验室一线。

张教授的爱徒符友恒博士回想起那段日子，仍然对等离子弧炙烤脸颊记忆犹新，他们度过了每一个细节都苛刻要求的日日夜夜，终于，大型飞机蒙皮热压成形模具的诞生，给张海鸥教授摸索前进的科研之路，带来了第一束光。

其后，又是五年冷板凳，2015年，微铸锻同步复合设备诞生，虽说还差一个“铣”，它已经能打印出铁路关键部件辙叉和航空发动机重要部件过渡锻。

2020年，本期的主角铸锻铣一体化3D打印技术完善，随即就被委以核电领域的重任，而今，张、王两位教授和他们的团队，已经在大型飞机、航空发动机、燃气轮和先进轨道交通等多个大国重器领域，发挥了超乎想象的力量。

最典型的例子是中航飞机股份有限公司，在遇到铸锻铣一体化3D打印技术前，一直未能突破飞机研制中气密、复杂、大型复合材料模具，难度大、成品少和周期长的瓶颈。

而他们是这样评价的：“微铸锻制造技术让制造周期缩短了三分之一，甚至二分之一”。

模具往往只需一次就可成型

据说，令我们骄傲的歼20飞机，所配备的承重钛合金框架就是这样制造出来的。

这样革命性，甚至划时代的技术，自诞生之日起，就引来了各方势力的窥伺。国际权威打印杂志《乌勒斯报告》认证了它的性能后，美国的航空发动机制造商就多次登门拜访，向张教授开出了极高的价格，只为一台铸锻铣一体化设备，而教授意志坚定，立刻拒绝。

集中了锻压材料的坚不可摧和车铣加工零件的丝丝入扣，把传统的锻造和3D打印甩在身后，这的确是关系到国家与民族的技术。

于是，去年的8月28日，商务部和科技部联合调整发布了《中国禁止出口限制出口技术目录》，铸锻铣一体化金属3D打印技术赫然在内。

这对于一个科研人员来说，不啻于最高的荣耀。

在瑞士机床那一期中，博士提到过，目前，我国制造业部分领域，优势在大而全，而不是小而精，中低端数控机床钱够就能买到，部分高端精密机床却被“卡脖子”。

而张海鸥教授和王桂兰教授的研究，正在向高性能的复杂精密零件发起冲锋，势要打破加工难度大、成本高的局面，让核心技术掌握在自己手中，让我国在复杂大型零件制造方面，从齐头并进，到先进，从先进到领先和持续领先。

我们相信，在这样的“国之重器”科研人员们的努力下，我们终会见到这一幕！