ORNL与波音用WAAM打印2吨级双金属冲压模具
美国橡树岭国家实验室（ORNL）与波音合作，用电弧增材制造（DED-Arc，通称WAAM）打印出一件高约1.83米、宽约1.22米、重近2吨的冲压成型模具，打印过程持续约8周，模具将用于波音参与的NASA高速复合材料飞机制造（HiCAM）项目。 制造采用ORNL的Arc-1系统，该系统可同时输送多种金属丝材。模具主体结构区用低碳钢提供强度和刚度，工作表面沉积不锈钢以提高耐腐蚀性、尺寸稳定性和耐久性。工程师还在模具内部直接构建沿曲面分布的弯曲冷却通道，替代传统钻孔形成的直线孔道，以改善加热和冷却的热管理性能。 大型WAAM件的残余应力易导致翘曲、扭转和尺寸偏移。ORNL团队在模具背面设计临时加强筋，并用计算机模拟预测和补偿变形，共进行32轮模拟迭代，使打印件形状控制在距目标尺寸几毫米范围内。打印完成后，模具送往美国Baker Industries退火消除应力，再去除临时加强筋并完成后续加工，以满足波音要求。最终模具并非全部由3D打印完成，而是增材制造与传统加工结合。ORNL表示该技术路线还可用于其他大型工具制造，并有望拓展至能源、汽车等领域。