八周打印两吨钢模具！ORNL电弧增材再创航空航天制造纪录

橡树岭国家实验室（ORNL）和波音公司合作，用电弧增材制造技术，花了八周时间完成了近两吨重钢制模具的3D打印。

这个模具用于热塑性飞机零部件的冲压成型。

这款模具高六英尺、宽四英尺，是一个冲压成型模具。

它是为支持美国国家航空航天局（NASA）的「高速率复合材料飞机制造」（HiCAM）项目而制造的，这个项目旨在提高复合材料飞机的生产效率。

NASA HiCAM项目经理理查德·杨（Richard Young）表示，「NASA和产业合作伙伴正在努力提高复合材料飞机的生产效率，以满足日益增长的航空出行需求，同时减轻飞机重量、提升燃油效率，从而降低航空运营商的成本。」

ORNL使用其Arc-1系统完成了打印，结构区域采用低碳钢以保证强度和刚度，表面采用不锈钢以保证耐腐蚀性和耐久性。

工程师还设计了弯曲的内部流道，用于加热和冷却液体的循环，取代了传统机加工模具中典型的直线钻孔流道，从而更高效地实现流体循环。

ORNL制造示范设施的机器人工程师威廉·卡特（William Carter）表示，「波音公司希望探索使用电弧增材制造的可能性。」

ORNL高级机器人工程师安杰伊·尼茨（Andrzej Nycz）补充说，「多材料电弧增材制造能够实现全新的设计，将精细调校的机械性能与时间和成本节约相结合。」

焊接过程中产生的残余应力导致模具在冷却时发生了变形。

为解决这个问题，团队在打印过程中增加了临时支撑肋，并进行了32轮计算机仿真，以预测和补偿尺寸偏差。

最终成品模具的尺寸与设计形状的偏差控制在几毫米以内。

打印完成后，模具被送到位于美国密歇根州的林肯电气（美国焊接设备制造商）子公司Baker Industries进行退火处理，以消除内部应力。

随后拆除了支撑肋，Baker Industries完成了其余制造工序，以满足波音公司的规格要求。

ORNL与林肯电气根据合作研发协议共同开展了该项目。

Baker Industries高级项目经理埃文·巴特凯维奇（Evan Bartkiewicz）表示，「Baker Industries非常重视与ORNL和波音公司的紧密合作关系。」

波音技术研究员迈克尔·马特拉克（Michael Matlack）表示，「美国企业必须持续创新、不断突破技术边界，才能保持我们在全球市场中的竞争优势。」

ORNL复合材料创新团队负责人艾哈迈德·阿拉比·哈森（Ahmed Arabi Hassen）表示，该项目证明了该技术不仅适用于航空航天领域。

「我们将其作为测试案例，」哈森说，「该项目的成功说明，这项技术可以被用于为美国其他工业领域制造大型热塑性结构件，比如能源和汽车行业。」