工程師利用電弧增材制造（WAAM）技術(shù)，在8周內(nèi)成功3D打印出一個重近2噸、高約2米的鋼制模具。該模具將由波音公司應(yīng)用于美國國家航空航天局（NASA）的HiCAM計(jì)劃，旨在加速熱塑性復(fù)合材料航空部件的生產(chǎn)。

與傳統(tǒng)耗時(shí)數(shù)月的機(jī)加工或鑄造工藝相比，該技術(shù)通過機(jī)器人連續(xù)焊接沉積金屬層大幅縮短了制造周期。工藝采用金屬絲替代傳統(tǒng)粉末，自動化機(jī)械臂引導(dǎo)高溫焊槍在精密基座上均勻熔敷。模具內(nèi)部采用普通結(jié)構(gòu)鋼，接觸面則使用不銹鋼，這種組合顯著降低了工具成本，提升了耐磨性并幾乎消除了原材料浪費(fèi)。

針對大型金屬塊冷卻過程中易產(chǎn)生的熱變形問題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在投產(chǎn)前進(jìn)行了超過30次計(jì)算機(jī)模擬。制造過程中還添加了臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)以確保物理穩(wěn)定性，隨后進(jìn)行專項(xiàng)熱處理以釋放殘余應(yīng)力，Zui終移除外部輔助桿件。

在HiCAM項(xiàng)目中，該模具將用于壓制加熱的熱塑性聚合物。與帶有直孔的傳統(tǒng)機(jī)加工工具不同，3D打印模具內(nèi)置了隨部件曲面彎曲的流體通道。這種設(shè)計(jì)優(yōu)化了熱量均勻傳遞效率，大幅縮短了大型先進(jìn)熱塑性面板的模壓成型時(shí)間。

該技術(shù)的直接應(yīng)用效益包括：縮短工業(yè)模具的整體機(jī)加工與精加工時(shí)間；通過定制化內(nèi)部流體通道提升熱效率；以及大幅減少高成本金屬原材料的損耗。

大型金屬構(gòu)件3D打印技術(shù)的成熟，證明了巨型結(jié)構(gòu)仍可實(shí)現(xiàn)毫米級公差控制，為航空航天制造業(yè)向更快速、可持續(xù)的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)驗(yàn)證。