在航空航天等高端制造領(lǐng)域，大型鈦合金零件的制造曾長(zhǎng)期面臨技術(shù)瓶頸。傳統(tǒng)工藝需經(jīng)過(guò)鑄造、鍛造、熱處理及銑削等多道工序，不僅耗時(shí)耗力，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，成本也居高不下。這一局面因華中科技大學(xué)張海鷗教授團(tuán)隊(duì)的突破性研究而徹底改變。

上世紀(jì)90年代末，該團(tuán)隊(duì)開始探索金屬3D打印技術(shù)。初期嘗試激光熔化粉末路線時(shí)，發(fā)現(xiàn)打印件強(qiáng)度不足且內(nèi)部缺陷較多，難以滿足工業(yè)需求。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出“鑄鍛銑一體化”理念：以電弧為熱源，普通焊絲為原料，在打印過(guò)程中同步進(jìn)行高頻錘擊，使晶粒細(xì)化至微米級(jí)，顯著減少了氣孔和裂紋。這一技術(shù)使零件的強(qiáng)度和韌性不僅達(dá)到甚至超越了傳統(tǒng)鍛件水平。

該技術(shù)的核心在于將鑄造、鍛造和銑削三道工序整合至一臺(tái)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)一次成型。相比傳統(tǒng)生產(chǎn)線，新設(shè)備占地面積小、能耗低、操作簡(jiǎn)便，材料利用率從不足10%躍升至90%以上，成本大幅降低。更關(guān)鍵的是，它能制造出帶有復(fù)雜內(nèi)部通道的結(jié)構(gòu)件，這是傳統(tǒng)鍛造工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的精度和自由度。

從2009年國(guó)家數(shù)控機(jī)床重大專項(xiàng)啟動(dòng)后，團(tuán)隊(duì)全力投入研發(fā)。2013年，首批小樣件驗(yàn)證了技術(shù)可行性；2016年，首臺(tái)實(shí)用設(shè)備通過(guò)測(cè)試，成功制造出性能達(dá)標(biāo)的金屬零件。這一成果迅速引起國(guó)際關(guān)注。2018年，經(jīng)工信部鑒定，九位院士一致評(píng)價(jià)該技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。隨后，鈦合金大隔框、火箭儲(chǔ)箱環(huán)件、飛機(jī)起落架支柱等關(guān)鍵部件開始批量應(yīng)用該技術(shù)。

技術(shù)突破后，國(guó)外企業(yè)迅速展開求購(gòu)行動(dòng)。2018年底，美國(guó)某企業(yè)首次出價(jià)8億元試圖打包收購(gòu)設(shè)備和技術(shù)，被團(tuán)隊(duì)直接拒絕。此后，對(duì)方兩次提高報(bào)價(jià)至15億和30億元，均未成功。2020年8月，商務(wù)部和科技部聯(lián)合將該技術(shù)列入《中國(guó)禁止出口限制出口技術(shù)目錄》，嚴(yán)格控制核心工藝和設(shè)備的出口，防止技術(shù)外流。這一決策基于技術(shù)對(duì)航空航天、兵器核電等領(lǐng)域的戰(zhàn)略支撐作用——國(guó)外激光粉末路線效率低、成本高，而中國(guó)原創(chuàng)路徑已形成代際領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

目前，該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域應(yīng)用。2021年，設(shè)備用于高速磁浮列車部件制造；2022年，開始為殲-20等裝備批量供應(yīng)隔框環(huán)件；C919起落架支柱、衛(wèi)星大型支架等也采用此技術(shù)。火箭結(jié)構(gòu)段打印尺寸不斷擴(kuò)大，材料從鈦合金擴(kuò)展至高溫合金、鋼鎂合金，打印速度和精度同步提升。國(guó)內(nèi)已有五百多臺(tái)設(shè)備投入使用，最大成型體積達(dá)12米×4米×3米，可滿足重型運(yùn)載火箭整體段制造需求。

2023年，新一代設(shè)備集成機(jī)器人臂，靈活性顯著增強(qiáng)，在核電部件制造中成功應(yīng)用耐腐蝕件。企業(yè)反饋顯示，該技術(shù)降低了成本、提高了效率，廢品率大幅下降。盡管國(guó)外空中客車等企業(yè)尋求有限合作，但核心工藝始終未對(duì)外轉(zhuǎn)讓。中國(guó)通過(guò)專利保護(hù)和出口管制，構(gòu)建了全方位的技術(shù)防護(hù)體系，確保這一全球獨(dú)創(chuàng)技術(shù)牢牢掌握在自己手中。