江南造船（集團）有限責(zé)任公司總工程師胡可一認為，要實現(xiàn)增材制造技術(shù)在船舶領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用，未來在共性應(yīng)用方面需要解決4個問題：

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

（2）純增材制造的形狀精度保證問題；

（3）規(guī)范和標準制造過程中材料和性能不均勻性的接受程度和檢驗手段問題，船舶工業(yè)應(yīng)用增材制造技術(shù)，必須遵守一定的測試和評價規(guī)范，船廠要進行很多驗證試驗和計算；

（4）智能化增材制造設(shè)備的開發(fā)和研制問題，未來應(yīng)研制專用型還是泛用型設(shè)備，這是個重要的方向。

那么，對于如何解決以上這些問題，華中科技大學(xué)張海鷗教授團隊的“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)家張海鷗教授團隊及其全球首創(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、柔性機器人3項重大技術(shù)，將金屬增材-等材-減材合三為一，實現(xiàn)3D打印鍛態(tài)等軸細晶化、高均勻致密度、高強韌、形狀復(fù)雜的金屬鍛件，全面提高金屬制件強度、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，天昱智造深耕船舶海工領(lǐng)域應(yīng)用市場，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機床（雙側(cè)）、TY2000AL-ZDX-01微鑄鍛銑復(fù)合增材制造大型龍門機床（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)動機過渡段、泵噴推進器等多個部位的船舶零部件。

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)勢都遠高于傳統(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、柔性機器人3項重大技術(shù)于一體，開創(chuàng)金屬增材-等材-減材“三合一”制造工藝，得到3D打印鍛態(tài)等軸細晶化、高均勻致密度、高強韌、形狀復(fù)雜的金屬鍛件，大大提高制件強度、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)定的超細晶粒鍛件，遠遠強于傳統(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%，能耗為八萬噸鍛機的0.2%，材料利用率可達90%，大大節(jié)約成本，可減重至少20%。成形尺寸可達5×3×2m。此外，該技術(shù)開創(chuàng)梯度材料零件電磁約束電弧成形方法，采用多尺度拓撲設(shè)計-制造-原位測量與調(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)勢明顯。

2、微鑄鍛銑技術(shù)與船舶海工的結(jié)合點

當前，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

當前，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)品快速開發(fā)、提高產(chǎn)品性能、個性化定制、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，同時對性能強度要求很高，而由于尺寸較大、結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，使用模具制造則存在制作困難、成本過高、周期過長等問題，從而為船舶海工制造帶來了影響。微鑄鍛銑合一增材制造技術(shù)可以提高其性能強度外，在周期和材料成本上，都有明顯的優(yōu)勢。

載人深潛器

海上核動力浮動平臺

 深海移動工作站

典型案例

典型案例

（2）應(yīng)用于船舶動力部件制造

在船舶制造行業(yè)，通過對動力裝置系統(tǒng)的設(shè)計，可以提高船舶部件設(shè)計的科技含量，但需要及時解決制造技術(shù)難的問題。通過微鑄鍛銑合一增材制造技術(shù)，可以完成相對復(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)計驗證應(yīng)用。如在燃氣輪機設(shè)計中，空心定向晶葉片作為燃氣輪機中的核心部件，可以實現(xiàn)對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值。

                                                          可應(yīng)用于燃氣輪機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)計中，可以通過輔助等應(yīng)力原理的分析，進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)計理念，從而實現(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

（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，對于高硬度零件、薄壁類零件加工難度都十分大，周期很長；該技術(shù)能夠從本質(zhì)上解決該類問題，縮短制造時間、降低成本。

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