40弧并行3D打印，成型尺寸达20米，当前国内最大金属3D打印机

2025年2月4日

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3D打印技术参考注意到，为实现点阵结构的高效率制造，北京理工大学于近期开发出了40弧并行增材制造装备，最大尺寸达到20米，是公开媒体报道的国内最大金属3D打印机，得到人民日报、中央广播电视总台、中国新闻网等国内主流媒体密切报道。

此类多弧并行3D打印装备能够制造什么？它有着特殊的应用场景——为海洋装备结构创新提供了契机。

新时代下，船舶等海洋载运装备在轻量化需求基础上，对防爆、防撞、减震、降噪等功能需求愈发迫切；海洋浮式平台采用传统钢结构制造成本过高（海上浮式风电是陆上风电开发成本10倍以上），亟需开发低成本、高性能浮式平台制造新方法。

北京理工大学跨尺度增材制造团队专注超大规格点阵结构增材制造，突破了悬空结构无支撑3D打印的技术难关，建立了大型金属点阵结构增材制造新方法；发展了多能束并行熔丝增材制造技术，自主研制了并行增材制造系列装备，实现点阵结构增材制造效率量级提升，形成了超大规格金属点阵结构增材制造技术体系。

在实际应用方面，据3D打印技术参考了解，北理工研发的这套“超大规格金属点阵结构多弧并行3D打印技术与装备”已具备验收条件。装备采用双龙门设计，一侧龙门承载24个打印头，采用并行式布局，每个打印头可独立控制自由度，实现针对大尺寸结构件多弧协同成型。另一侧龙门安装16个打印头，为4×4阵列式布局，可实现多个小尺寸结构件同步成型。

项目负责人、北京理工大学刘长猛教授指出，设备投入生产后，主要批量生产两种类型的点阵型材。即大型金属点阵夹芯板，其相对传统结构可减重30%以上，兼具减振降噪、抗爆防护等功能，适用于在船舶、潜航器等海洋载运装备需求，目前已经开展多领域应用验证。同时，团队开发了低成本钢板点阵混凝土结构，钢板点阵夹芯结构填充低成本混凝土，可作为一种新型海洋基建材料，相对现在全钢结构海洋浮式平台，可显著降低用钢量，成本降低50%以上，兼具经济性、稳定性和长寿命等，在海洋浮式风电、深远海养殖、海洋浮式机场等领域应用前景广阔。

金属点阵结构是一种轻质多功能结构，具有高比强度、高比刚度、抗爆吸能、减振降噪等优势，在航空（飞行器主承力结构）、航天（卫星支架）、航海（船舶舱室）和车辆（抗爆底板）等领域有着广阔的应用前景。然而，现阶段传统的制造方法（铸造、锻造、传统减材加工等）对于制备复杂构型的点阵结构较为困难，存在制造周期长、制造成本高、工序复杂、成形构型有限等问题，因此无法在工业领域进行批量生产制造，也制约了金属点阵结构的实际应用。

电弧增材制造技术是以电弧为热源，丝材为基材的金属增材制造技术。经过多年发展，电弧增材制造技术已经具有中高程度的沉积效率，与金属粉末相比，丝材成本低、材料利用率较高，且不受成形环境的限制，非常适用于制备大型结构件。由电弧增材制造制备的点阵结构具有成形构型多样、成形尺寸大、效率高以及制造成本低等特点，因此对于面向工业应用的结构件高效生产制造，电弧增材制造具备较大的优势。