ORNL联合波音采用WAAM技术增材制造2吨航空模具

美国橡树岭国家实验室（ORNL）与波音公司合作，采用电弧增材制造（WAAM）技术成功打印了一款大型金属工具“Stamp Form Die”。该模具高约1.8米、宽约1.2米，重量近两吨，历时八周完成打印。

制作过程使用了ORNL的Arc-1系统，该系统可同时处理多根金属丝。在材料选择上，设计团队在承重区域采用建筑钢材，而在模具表面使用不锈钢，以兼顾结构刚性、耐腐蚀性及耐用的工作面。

打印过程中的变形是主要技术挑战。冷却产生的内应力导致形状偏差，团队通过添加临时加强筋并利用仿真优化设计，历经32次迭代后，Zui终形位误差控制在数毫米以内。随后零件经过退火处理，去除辅助结构并进行机加工精修。此外，该技术允许直接在几何结构中集成弯曲的加热与冷却通道，取代传统的后置钻孔直道，使温度分布更均匀。

该模具将用于波音公司内部，配合NASA的HiCAM项目开展测试。该项目旨在提高复合材料飞机的生产节拍并降低机身重量，以提升燃油经济性并维持美国在商用航空领域的竞争优势。ORNL将此试作视为技术可行性验证，表明WAAM技术同样适用于航空航天、能源及汽车等领域的大型热塑性部件模具制造。

ORNL机器人工程师Andrzej Nycz指出，多材料WAAM技术为全新设计理念开辟道路，可精准匹配机械性能并实现降本增效。Baker Industries项目经理Evan Bartkiewicz强调了与ORNL及波音稳固合作的重要性。ORNL复合材料创新小组负责人Ahmed Arabi Hassen表示，此次成功已将其作为测试案例，证明了该技术向其他工业领域拓展的潜力。