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我国重要水利工程平陆运河将在今日正式通航。近日，央视纪录片报道了这项世纪工程背后的研发历程，其中一个细节引起了笔者注意——
负责该运河船闸阀门液压快速启闭机研究的武汉理工大学陈云教授团队，采用华曙高科3D打印技术制造了船闸油缸“迷宫式缓冲套”这一关键部件。
这是金属3D打印技术在我国水利工程高端装备领域的里程碑式应用。
通水后的平陆运河马道枢纽(来源:光明日报)
超级工程下的核心部件制造挑战
据央视介绍，平陆运河的建设经历无先例、无标准可循的极致挑战，是我国建设的全新超级工程。
其中一个设计要求是提高省水池开关阀门的速度，并被定为是常规阀门的开启速度的4倍。
起闭阀门的速度直接影响阀门的大惯性负载。从工业设计角度来说，只需要加大液压油缸的压力，起闭机就能跑得更快。
动画演示来自CCTV-9纪录片《平陆运河》
但平陆运河的巨型阀门重量达59吨，在下落的最后30cm行程时，会以远超常规的速度接触阀门金属门框结构，所产生的冲击力，足以撕裂周边的混凝土结构。而这样的撞击，在未来的船闸运行期间，每天至少超过20次。
陈云教授指出，现有的阀门是无法满足这种应用的，并提出了新的设计理念——在阀门缓冲套内部设计了流道，靠流道来起缓冲作用。
动画演示来自CCTV-9纪录片《平陆运河》
但这个产品最大的问题是流道太复杂，流道的数量和级数都很重要。常规的铸锻焊、切削加工，发现都行不通。
金属3D打印破解制造难题
为解决内部分布有迷宫式流道的缓冲套最终难题，陈云教授团队使用华曙高科金属3D打印技术。
笔者从华曙高科了解到，该公司采用4激光的FS350M直接一体打印了两种规格的缓冲套，整个制造周期为165小时。
采用3D打印技术制造的一体式产品，不需要拼接就可以保证复杂流道的精确成型，这从根本上保障了产品的整体性能。
而这种产品结构，是传统加工方式所难以甚至无法加工出来的，从而能够制造出创新产品，同时大幅缩短复杂核心零件的研发生产周期，满足重大工程建设节奏。
此外，3D打印还让装配难度大幅降低。高精度一体结构打印有效降低了配合间隙依赖，解决了传统结构应加工安装误差导致的反复调试问题。
来自CCTV-9纪录片《平陆运河》
从质疑到验收
3D打印的部件部件首先要经过试验，考验其稳定性和耐久性。这不仅是对设计有效性的验证，也是对材料和制造工艺等的考察。但笔者从纪录片中发现，这个过程并非一帆风顺。
在首次试验中，3D打印的阀门缓冲套被放在卧式实验台架上面，往复开展了1000次的运行实验。结果发现缓冲套的表面出现了严重的拉伤甚至变形。
动画演示来自CCTV-9纪录片《平陆运河》
但设计团队并没有怀疑设计方案的有效性，如果又回到过去的常规产，可能没有拉伤，但不能解决问题。最终，缓冲套的钢材料被提高了硬度等级，同时增加了壁厚来防止变形。
来自CCTV-9纪录片《平陆运河》
华曙高科快速交付了新的设计零件，新的试验再次开启。这次的往复运行次数直接上升到不少于4500次，试样时间长达半年。最终发现，两个零件之间的配合表面非常光滑，效果远超预期。
这也就意味着，3D打印制造的缓冲套，能够在平陆运河船闸阀门液压快速启闭机系统中顺利发挥作用，并保障长期使用的有效性。
来自CCTV-9纪录片《平陆运河》
笔者从华曙高科了解到，陈云教授团队的设计方案和整套制造技术已经在2025年通过验收，平陆运河船闸系统首创技术的系列难点也因此全面告破。
在航空航天、能源装备等重大工程领域，大尺寸金属构件的一体化制造能力正在迅速突破。对于传统加工难以实现的复杂结构，3D打印正在成为新的解决路径。
此次金属3D打印的迷宫式缓冲套，虽曾遭遇质疑但最终得以成功应用，这不仅是技术发展走出的关键一步，也将提升更多重大基础设施中使用该技术的信心。
注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。部分画面截图取自中央广播电视总台纪录片《平陆运河》，本文仅作技术成果介绍引用。
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