美国橡树岭国家实验室（ORNL）联合波音公司，借助电弧增材制造（WAAM）工艺，在两个月内完成了一套重量约两吨的大型金属模具的打印工作，该模具将用于热塑性复合材料航空构件的压制成型。这套钢质模具采用差异化钢材进行功能分区设计，并内置随形冷却流道，展现了大型金属增材制造技术在航空工装领域的应用价值。

这是一套压制成型模具，高约六英尺、宽约四英尺，是为配合美国宇航局高速复合材料制造（HiCAM）项目而研制的，该项目的目标是提升复合材料航空器的制造效率。

NASA HiCAM 项目主管 Richard Young 表示："NASA 与产业界伙伴正在合力提升复合材料飞机的生产速率，以应对持续增长的航空出行需求；同时通过结构减重提升燃油效率，为航空公司降低运营成本。"

ORNL 采用 Arc-1 系统完成了这套模具的打印。模具承力结构部分选用低碳钢，以保障强度与刚度；模腔工作面则采用不锈钢，以提升抗腐蚀能力和使用寿命。工程师还设计了弯曲走向的内部流道，用于通入加热或冷却介质 —— 相较于传统机加工模具中常见的直孔钻孔方案，这种曲面流道能够实现更高效的流体循环。

ORNL 制造示范设施机器人工程师 William Carter 表示："波音希望探索电弧增材制造技术的应用潜力。"

ORNL 高级机器人工程师 Andrzej Nycz 指出："多材料 WAAM 工艺为全新设计打开了空间，能够将按需调配的力学性能与制造周期、成本节约结合起来。"

变形补偿

焊接过程中引入的残余应力会导致模具在冷却后出现翘曲。为应对这一问题，团队在打印阶段增设了临时支撑肋，并开展了 32 轮数值模拟，用于预测和补偿尺寸偏差，最终成品模具与设计轮廓的偏差控制在数毫米量级。

打印完成后，模具被送往位于密歇根州的林肯电气旗下贝克工业公司进行退火处理，以释放内部应力。随后支撑肋被切除，贝克工业继续完成后续加工，使模具满足波音的技术规范。该项目由 ORNL 与林肯电气根据合作研发协议共同推进。

贝克工业高级项目经理 Evan Batkevich 表示："贝克工业十分珍视与 ORNL 及波音的协作关系。"

波音技术研究员 Michael Matlack 表示："美国企业需要持续突破技术边界，才能在国际竞争中占据有利位置。"

ORNL 复合材料创新小组负责人 Ahmed Arabi Hassan 表示，这套大型模具的打印成功，也验证了该技术在航空领域之外的推广潜力。他指出："我们把这套模具作为验证案例。它的成功表明，这项技术同样可以用于制造大型热塑性结构件，服务于能源、汽车等其他工业领域。"

领科汇创的看法：

领科汇创认为，ORNL 与波音的这次合作具有标志性意义 —— 它证明了电弧增材制造不再只是实验室里的技术展示，而是能够直接服务于航空级工装制造的生产级方案。从技术路径来看，多材料功能分区、随形流道一体化成型、基于仿真的变形补偿这三项能力的组合，实际上打通了 "设计 — 打印 — 后处理" 的完整链条，这对长期依赖传统机加工的大型模具行业具有示范价值。更值得关注的是，项目团队主动把验证视野延伸到能源、汽车等民用工业领域，这意味着大型金属增材制造的商业化路径正在从航空高端制造向更广阔的工业场景扩散。对于国内产业链而言，如何在材料体系、仿真补偿、后处理标准等环节快速跟进，将决定我们能否在这一轮大型增材制造的产业升级中占据主动。

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