华中科技大学张海鸥教授带头研发，具有自主知识产权的铸锻铣一体化3D打印数控机床。曾获得多项国内外大奖，美国公司3次求购被拒，这个数控机到底为什么这么牛？
数控机床是什么？
我们都用打火机烧过塑料，融化的塑料像液体一样，可以随便改变形状，这就是3D打印数控机床最初级的原理。在20世纪80年代，日本研究员拿来两种塑料加热成液态，通过自动化设备一点点的像挤牙膏一样挤出个三维塑料模型。这是最早的3D打印的应用。
当时的工艺只能融化塑料做零件，随着科技的发展，3D打印数控机床慢慢可以融化金属做零件了，方式和电焊类似，将熔丝融化进行焊接。不过3D打印数控机床更加高端，可以融化金属直接制作需要的零件。前期只需要在电脑上，用CAD等绘图软件设计好，植入3D打印数控机床系统，程序开始自主学习，并操控机器手臂进行打印，通过OCR，也就是智能视觉识别系统的紫外线或者激光校准测量系统，自主判断打印的零件是否存在瑕疵，并进行修改。
金属打印需要高温，对于热源的温度要求就比较苛刻，一般可以用激光加热、光子束加热、等离子加热，但金属融化过程中容易受到温度、大气、环境等诸多因素的影响。造出来的零件会特别软，俗称金属抗疲劳性严重不足，而且这样造出来的零件会存在裂纹、疏松、气孔、或者压根不能成型，这就是一般3D打印数控机床的毛病，只能造个外形没有“内涵”。那如何才能解决这个问题？关注我，了解更多中国科工的真相。
考虑到现在3D打印数控机床的局限性，张海鸥教授团队研究了一台铸锻铣一体化3D打印数控机床。目的是制造出有外形又有“内涵”的零件，铸锻铣一体化3D打印数控机床融化金属使用的是电弧产生的等离子体，优点是光源便宜，温度高，但是缺点是温度比较难控制，等离子容易把金属融化成液态，成不了型。
一般情况下可以通过降低电流，使等离子体的温度下降，进行铸造。但是打印速度也会下降，张教授决定不给焊枪降温，而是给融化的金属降温，在焊枪口，加装一套智能降温系统，通过OCR和温度感应设备，盯着整个打印过程，有什么变化，马上给金属进行降温或者升温，完成铸造过程。
有了外形还不够，因为这样的零件比较软，根本不具备功能性，而古时候铁匠锻刀，都需要拿锤子砸击，提高金属的韧性，张教授想到的“锤子”是激光脉冲，脉冲可以产生动能，进行锻造，接着只需要增加一个刀具。就这样，可以进行切削和打磨，把铸造、锻造、切铣为一体的3D打印数控机床被制造出来了。
但考虑到有些零件是合金，需要对两种及以上的金属融化焊接，两种金属的熔点肯定不一样，利用智能降温系统，增加了智能辅助系统，调整系统的灵活性，终于制造出高精度的铸锻铣一体化3D打印数控机床。
听着很厉害，但你知道吗，我们国产机床的发展并非一帆风顺。
中国数控机床如何迈向高端?
在张海鸥教授的3D打印数控机床出现之前，我们传统数控机床和欧洲产品存在代差，目前我国数控机床企业主要在中低端市场，低档数控机床占有率约85%，中档数控机床占有率约66%，高档数控机床仅约7%，也就是，93的高端机床市场都被外国产品占据了。一旦西方断供，我们就会面临卡脖子的局面。要知道，我国可是第一大机床市场，很多外国机床企业在中国赚得盆满钵满，但我们国家的企业却很艰难。关注我，了解更多中国科工的真相。
数控机床最核心的零件就是电动主轴，最优秀的企业在德国、瑞士和英国，机器臂的打印和切削都是通过滚珠丝杠的旋转，控制着传动精度，对机床上的刀具控速，机械臂的移动导轨则是控制着加工精度，德国高级数控机床的误差一般小于0.001mm,而我们大概在0.002mm，虽然看着差不多，但精密加工是不会允许这样一个看起来非常小的误差存在的。
这几年我们数控机床的技术发展很快，主要一个原因就是制造业的高速发展，让我国成了世界加工厂，市场不断扩大，国外车床的价格居高不下，庞大的市场需求促使很多国企和民企开始研发机床，低端的数控机床便宜，发展最快，因为用得最多，反馈得也多，所以发展迅速。
中端市场曾一度被日本发那科垄断，但是这几年随着我国产品的升级，加上国产的价格比日本的还要便宜，很多企业开始选择国产品牌，用得多升级就快，我国中端机床在世界很有竞争力。
高端市场拼的就是底蕴，包含了冶金工艺、测量器件、数控铣头、数控系统、刀具等，高端市场都被欧洲垄断，但是我国高端机床也在不断进步，原因就是国家级项目比较多，这些大项目不敢用国外的产品，所以也促进国内高端机床的发展，但区别是稳定性和制造速度，这和德国还有较大差距，我们生产的残次品多，效率低，用于军工是可以的，因为军工产品是不考虑成本的，但是商用就不行了。
低端没利润、中端又内卷，高端没市场，干着最辛苦的活儿，却拿着最少的钱，这就是现在国产机床面临的困境。铸锻铣一体化3D打印数控机床，能改变这种局面吗？
作为一个靠谱的科普作者，我可以告诉大家，铸锻铣一体化3D打印数控机床的横空出世，确实让我们在高端数控机床领域有了一枚特别的定海神针，因为传统领域我们确实很难超车，尤其是德国、意大利还有瑞士在高端机床牢牢占据头部市场，日本所谓的“工匠”精神，也没有让他们的技术超越欧洲，甚至被我们甩在身后。
现在有了这款3D打印数控机床，我们实现了“弯道超车”。和传统高端数控机床最大的区别是，数控机床做的是减法，把模具切削成自己需要的产品，但是3D打印数控机床是直接铸造出需要的产品，是加法。
铸锻铣一体化3D打印数控机床，打印的通用零件，经过测试，甚至比国外高级数控机床直接切削的零件质量还好，目前中航科、商飞、中航发、中航空等国内顶尖科研单位，已经开始使用。咱们歼20的发动机、直-20的传动器、运20都在使用，还可以打印专用零件，航发的叶轮、“复兴”号的传动轴、C919的复合材料，比起高级数控机床制造的还要好。
“十四五”和“中国制造2035”明确了制造业转型升级，未来对高端机床的需求肯定是持续扩大的，尤其是航空航天、核电与能源、电子与信息、船舶与动力、武器和通信等重点领域，对于高铸锻铣一体化3D打印数控机床的需求是嗷嗷待哺。
很多欧美公司慕名而来，包括美国通用、波音、空客一众知名巨头，国外目前没有铸造铣一体化3D打印技术，也没这方面的技术储备，开发也需要一段时间，还避不开我们的专利，当然这些公司买我们的3D打印数控机床目的，就是希望提高零件的质量，但都被张教授拒绝了。为什么拒绝？很简单，这种核心技术当然是要掌握在自己手里。
不知道美国被拒绝的时候，心里是何感想？美国在芯片、光刻机、5G、航空航天等方面对中国进行封锁的时候，不知道有没有想过有一天自己也会尝到这种滋味？所谓多行不义必自毙，说的大概就是美国吧。
