江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司總工程師胡可一認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)在船舶領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用，未來(lái)在共性應(yīng)用方面需要解決4個(gè)問(wèn)題：

（1）材料特性要適應(yīng)增材制造的特點(diǎn)，比如要保證材料固化后強(qiáng)度的均勻性和形狀的保持性等；

（2）純?cè)霾闹圃斓男螤罹缺ＷC問(wèn)題；

（3）規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制造過(guò)程中材料和性能不均勻性的接受程度和檢驗(yàn)手段問(wèn)題，船舶工業(yè)應(yīng)用增材制造技術(shù)，必須遵守一定的測(cè)試和評(píng)價(jià)規(guī)范，船廠要進(jìn)行很多驗(yàn)證試驗(yàn)和計(jì)算；

（4）智能化增材制造設(shè)備的開(kāi)發(fā)和研制問(wèn)題，未來(lái)應(yīng)研制專用型還是泛用型設(shè)備，這是個(gè)重要的方向。

那么，對(duì)于如何解決以上這些問(wèn)題，華中科技大學(xué)張海鷗教授團(tuán)隊(duì)的“微鑄鍛銑合一”增材制造技術(shù)是最好的答案，該技術(shù)將是最契合船舶制造行業(yè)的增材制造技術(shù)。

作為國(guó)內(nèi)高端金屬鍛件3D打印龍頭企業(yè)，天昱智造依托首席科學(xué)家張海鷗教授團(tuán)隊(duì)及其全球首創(chuàng)的微鑄鍛銑復(fù)合智能制造系列專利技術(shù)。該技術(shù)融合3D打印、半固態(tài)快鍛、柔性機(jī)器人3項(xiàng)重大技術(shù)，將金屬增材-等材-減材合三為一，實(shí)現(xiàn)3D打印鍛態(tài)等軸細(xì)晶化、高均勻致密度、高強(qiáng)韌、形狀復(fù)雜的金屬鍛件，全面提高金屬制件強(qiáng)度、韌性、疲勞壽命及可靠性，全面解決世界性難題，是金屬3D打印領(lǐng)域的技術(shù)革命。

近年來(lái)，天昱智造深耕船舶海工領(lǐng)域應(yīng)用市場(chǎng)，不斷創(chuàng)新，使用天昱自主研發(fā)設(shè)備TY2000AL-ZDX-02微鑄鍛銑復(fù)合增材制造大型龍門(mén)機(jī)床（雙側(cè)）、TY2000AL-ZDX-01微鑄鍛銑復(fù)合增材制造大型龍門(mén)機(jī)床（單側(cè)）、TY2000AL-ZDX-03微鑄鍛銑復(fù)合增材制專用設(shè)備（氣氛室）、TYZBSL011大壓力微軋制增材設(shè)備、TY3Z-201703激光熔覆與再制造設(shè)備、TY2H800電弧+激光重熔復(fù)合增材制造設(shè)備成功出品艦船螺旋槳、高速艦船整流罩、發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)渡段、泵噴推進(jìn)器等多個(gè)部位的船舶零部件。

微鑄鍛銑復(fù)合增材制造技術(shù)一體成形高性能鍛件，其超短流程，節(jié)約材料、節(jié)約成本等多方面的優(yōu)勢(shì)都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)加工工藝。

1、微鑄鍛銑合一增材制造技術(shù)的原理

原理示意圖

“微鑄鍛銑合一增材制造技術(shù)”融合3D打印、半固態(tài)快鍛、柔性機(jī)器人3項(xiàng)重大技術(shù)于一體，開(kāi)創(chuàng)金屬增材-等材-減材“三合一”制造工藝，得到3D打印鍛態(tài)等軸細(xì)晶化、高均勻致密度、高強(qiáng)韌、形狀復(fù)雜的金屬鍛件，大大提高制件強(qiáng)度、韌性、疲勞壽命及可靠性，突破傳統(tǒng)技術(shù)與常規(guī)增材的技術(shù)瓶頸。

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：從原材料到鍛件的超短流程制造，能得到均勻、穩(wěn)定的超細(xì)晶粒鍛件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)制造技術(shù)和其他增材制造技術(shù)，熔積效率可達(dá)20kg/h以上，是激光成形的5～10倍，縮短制造周期60%，能耗為八萬(wàn)噸鍛機(jī)的0.2%，材料利用率可達(dá)90%，大大節(jié)約成本，可減重至少20%。成形尺寸可達(dá)5×3×2m。此外，該技術(shù)開(kāi)創(chuàng)梯度材料零件電磁約束電弧成形方法，采用多尺度拓?fù)湓O(shè)計(jì)-制造-原位測(cè)量與調(diào)控集成的功能結(jié)構(gòu)一體化制造軟硬件系統(tǒng)，在梯度材料零件成形上優(yōu)勢(shì)明顯。

2、微鑄鍛銑技術(shù)與船舶海工的結(jié)合點(diǎn)

當(dāng)前，微鑄鍛銑復(fù)合增材制造技術(shù)在船舶海工、航空航天、武器裝備領(lǐng)域得到較好的應(yīng)用，尤其在船舶海工的應(yīng)用較為廣泛。

3、微鑄鍛銑技術(shù)在船舶制造上的應(yīng)用點(diǎn)

當(dāng)前，微鑄鍛銑合一增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域得到較好的應(yīng)用，其應(yīng)用方式也完全可以被船舶制造行業(yè)所借鑒，可提供產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)、提高產(chǎn)品性能、個(gè)性化定制、制造大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、高性能成形修復(fù)、組合制造等。

（1）應(yīng)用于大型復(fù)雜零部件制造

在船舶海工領(lǐng)域，部件尺寸一般較大，同時(shí)對(duì)性能強(qiáng)度要求很高，而由于尺寸較大、結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，使用模具制造則存在制作困難、成本過(guò)高、周期過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，從而為船舶海工制造帶來(lái)了影響。微鑄鍛銑合一增材制造技術(shù)可以提高其性能強(qiáng)度外，在周期和材料成本上，都有明顯的優(yōu)勢(shì)。

載人深潛器

海上核動(dòng)力浮動(dòng)平臺(tái)

 深海移動(dòng)工作站

典型案例

典型案例

（2）應(yīng)用于船舶動(dòng)力部件制造

在船舶制造行業(yè)，通過(guò)對(duì)動(dòng)力裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以提高船舶部件設(shè)計(jì)的科技含量，但需要及時(shí)解決制造技術(shù)難的問(wèn)題。通過(guò)微鑄鍛銑合一增材制造技術(shù)，可以完成相對(duì)復(fù)雜、高性能的大型核心部件制造，輔助高性能、復(fù)雜性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證應(yīng)用。如在燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)中，空心定向晶葉片作為燃?xì)廨啓C(jī)中的核心部件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料組織的有效研究，并控制零件內(nèi)部組織中的精裝結(jié)構(gòu)，提高船舶制造的整體價(jià)值。

                                                          可應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)空心定向晶葉片制造

典型案例

（3）應(yīng)用于船體輔助建造

對(duì)于船舶的船體而言，通常是由薄殼結(jié)構(gòu)組成，在一些小型船體設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)輔助等應(yīng)力原理的分析，進(jìn)行尺寸以及形狀的優(yōu)化，使零件的承受能力優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，從而實(shí)現(xiàn)輕量化、降低材料使用成本的目的。

                                                                      微鑄鍛銑合一制造船首

典型案例

4、微鑄鍛銑應(yīng)用于船舶海工領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

（1）船舶海工裝備中有不少稀有金屬和貴金屬材料的零部件，該技術(shù)能極大節(jié)省材料的使用。

（2）能將數(shù)據(jù)模型整體打印成型，避免焊接連接；在海洋高壓容器和深水密封件中，減少焊縫有十分重要的意義。

（3）傳統(tǒng)加工中，對(duì)于高硬度零件、薄壁類零件加工難度都十分大，周期很長(zhǎng)；該技術(shù)能夠從本質(zhì)上解決該類問(wèn)題，縮短制造時(shí)間、降低成本。

（4）該技術(shù)的應(yīng)用能給源頭的數(shù)字設(shè)計(jì)增加廣泛的自由性，能夠促進(jìn)目前海洋裝備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的簡(jiǎn)化，提高海洋結(jié)構(gòu)的性能。