中国的装备制造,一直以来都被视作“厚积薄发”的典范,而现在,这股力量终于在世界面前彻底爆发。近日,一项名为“铸锻铣一体化金属3D打印”的关键技术,再次引起全球关注。

美国企业三次带着天价支票上门洽谈,结果都被中国团队拒之门外。随后,国家直接将其列入禁止出口技术清单,连一项细节都不允许外泄。这项技术到底有什么特别之处,让美国企业接连碰壁?中国是如何用二十多年时间,从“寸步难行”走到“卡住别人咽喉”?

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一步到位的工业奇迹

过去制造飞机和火箭上的钛合金承力件,是一场高成本的“耗材战”。动辄几十吨的金属,最后真正用上的不到十分之一。先铸坯,再锻造,再热处理,最后精密铣削,每一个环节都费时费力。材料浪费、工艺复杂、周期极长,这是中国几十年来难以逾越的障碍。

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张海鸥教授从1995年就开始研究金属3D打印。起初,他也选择了当时国际主流的激光烧结技术,但效果并不好。打印出的样品强度低、内部缺陷多,废品率高得吓人。很多人说,这条路根本走不通,根本不能用于航空发动机、火箭结构这些关键部位。

2009年,一个机会来了。国家启动高档数控机床重大专项,张海鸥决定孤注一掷,把全部研究资源投入到一个新思路上:将锻造过程直接嵌入3D打印中,实现“边打印,边锻打”。这个想法相当大胆,因为传统工艺中,铸造、锻造、铣削这三步从未在一台设备上同时进行过。

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这项技术的核心,是在金属还处于半熔融状态时,进行高频微锻——每分钟几千次冲击,把晶粒打到微米级,消除气孔和裂纹。这种方式,彻底解决了金属3D打印长期存在的“强度不足”问题,甚至性能超过传统锻件。

2013年,第一批小样件诞生,验证了这一技术路线的可行性。2016年,首台设备问世。2018年,九位院士参与鉴定,一致认定这项技术是“国际首创、国际领先”。

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美国企业很快就坐不住了。据公开信息,2018年开始,有美国公司三次到武汉洽谈,第一次报价8亿元,第二次涨到15亿元,第三次直接开出30多亿元的天价。张海鸥教授团队始终坚持一个态度:不卖。不是价格不够,而是这项技术属于国家底牌,绝不能外流。

这项技术到底改变了什么?

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重新定义制造规则

传统制造流程不仅复杂,而且对设备依赖极强。以往,大型钛合金零件的锻造全球只有少数几家企业能做,美国和俄罗斯长期垄断万吨级自由锻造压机,价格高、交期长,中国只能依赖进口。

铸锻铣一体化技术打破了这一困局。它用国产电弧作为热源,原材料是普通焊丝,成本直接降到传统工艺的几十分之一。打印过程在封闭系统内进行,占地小,能耗低,大量减少了重体力劳动和危险工种。

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更关键的是,它能一次性打印出复杂的内部结构。比如带冷却通道的发动机部件、蜂窝状的轻量化支架,这些结构传统锻造根本做不出来,但现在可以轻松成型,强度、韧性都不打折。

目前,这项技术已经成功应用在多个国之重器上:歼-20的钛合金大隔框、C919客机的主起落架支柱、长征火箭的储箱环段、卫星上的大型支撑件,甚至在2025年10月公开的超重型战略运输机项目中,起落架关键部件就是用这项技术制造,顺利通过了73吨极限载荷测试。

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在武汉光谷,这项技术还被用于打印C919的高强铝合金承力框。过去这类部件要消耗几吨材料,几个月才能做出来,如今只用十分之一材料,一周内完成,强度还更高。

截至目前,全国已经部署和交付超过500台该设备,最大成型尺寸达到12米×4米×3米。新一代超大型设备,已被用于重型运载火箭整体箭体结构段的打印,大幅提升结构完整性。

美国为什么如此执着地求购这项技术?

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三次求购全遭拒绝

美国的焦虑来源于认知差距。他们认为,顶级制造技术应该是他们掌控的。但这次中国走出了一条完全不同的路线。西方国家仍然在用“激光选区熔化+后续锻造”的传统方式,性能比中国这项一体化技术差了两代。

2016年,张海鸥团队与法国空客签署合作协议,解决了打印裂纹和温控难题。2017年,技术成功应用在飞机零件制造上,性能全面超越传统部件。国际市场开始意识到问题的严重性。

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美国企业多次提出合作、转让、联合开发等方案,甚至希望以投资形式获取核心技术,但都被拒绝。张海鸥教授多次强调,这项技术是中国原创的,是用20多年时间换来的,卖出去就等于把国家的底牌拱手让人。

2020年8月,商务部和科技部将该技术列入禁止出口技术清单,编号183506X。2023年12月,清单再次收紧,控制要点更严。2025年7月的最新修订中,该技术依然严控在列,显示其长期的战略价值。

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国外企业无路可走,只能另辟蹊径。他们试图通过国内渠道、投资合作、人才引进等方式绕过技术壁垒,但都没有成功。张海鸥团队始终坚持优先服务国家需求,拒绝技术外流。

技术扩展也在持续推进。材料范围从钛合金,拓展到高温合金、铝合金、高强度钢、镁合金等,打印速度和精度不断提升,应用范围涵盖核电、磁浮列车等高端制造领域。

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如今,美国再有钱也买不到这项技术。他们只能干瞪眼,自己模仿却始终抓不住“锻造嵌入打印”的核心理念。复制失败率高,成本降不下来,性能也跟不上。这让中国在航空航天制造领域的领先优势迅速扩大。

中国用二十多年时间,打磨出一项真正意义上的“卡脖子”技术。铸锻铣一体化金属3D打印不仅带来了制造方式的革命,也标志着中国高端制造能力的全面崛起。美国三次求购均遭拒,正是这项技术战略价值的最好证明。未来的天空和星辰大海,将由中国人自己造出的装备去抵达。