為支持NASA“高速率復(fù)合材料飛機(jī)制造”（HiCAM）項(xiàng)目，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）與波音團(tuán)隊(duì)聯(lián)合采用電弧增材制造（WAAM）技術(shù)，歷時(shí)8周成功打印出一套大型沖壓成型模具（SFD）。該模具高約6英尺、寬4英尺，重量近2噸，主要用于沖壓切割或成型材料。

NASA HiCAM項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Richard Young指出，增加復(fù)合材料飛機(jī)產(chǎn)量并減輕機(jī)身重量對(duì)提升燃油效率、降低運(yùn)營(yíng)成本及維持美國(guó)商用航空業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。傳統(tǒng)熱塑性飛機(jī)艙門(mén)需在兩塊金屬模具間進(jìn)行高溫沖壓，此類(lèi)模具以往依賴(lài)機(jī)加工、鑄造或鍛造等工藝制造。

此次項(xiàng)目依托ORNL的Arc-1系統(tǒng)進(jìn)行。該系統(tǒng)配備機(jī)械臂與焊接焊槍?zhuān)ㄟ^(guò)逐層熔化金屬絲構(gòu)建零件，并支持多金屬同步送絲，提升了制造靈活性與性能定制空間。模具結(jié)構(gòu)區(qū)域采用低碳鋼保證強(qiáng)度與剛性，表面則沉積不銹鋼以提供耐腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性及耐用工作界面。

相比傳統(tǒng)模具需鉆鑿長(zhǎng)直孔以布置冷熱流體通道，3D打印技術(shù)使工程師能夠構(gòu)建緊貼模具輪廓的彎曲流道，從而更高效地控制溫度并提升模具性能。

制造過(guò)程中，金屬沉積冷卻產(chǎn)生的殘余應(yīng)力易引發(fā)變形與尺寸漂移。團(tuán)隊(duì)通過(guò)在模具背面添加臨時(shí)支撐肋，并結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行32次迭代優(yōu)化，在打印階段有效補(bǔ)償了變形，Zui終成品與設(shè)計(jì)形狀的偏差控制在數(shù)毫米內(nèi)。

模具打印完成后送至密歇根州Baker Industries進(jìn)行退火處理以消除內(nèi)部應(yīng)力，隨后切除支撐肋并完成其余加工工序，全面滿(mǎn)足波音技術(shù)要求。盡管Zui終工具并非全由3D打印制成，但該項(xiàng)目驗(yàn)證的技術(shù)可復(fù)制應(yīng)用于同類(lèi)工裝模具制造。