螺旋桨是船舶上最大、最重的铸件之一，传统砂型铸造从开模到成型动辄数月。8月10日消息，韩国蔚山科学技术院3D打印融合技术中心与初创公司3DFactory联合入选韩国产业通商资源部2026年第二期造船和海洋产业技术开发项目，将利用WAAM电弧增材制造技术生产5米级船舶螺旋桨，为大型船舶部件生产开辟一条摆脱模具的制造路径。这个为期54个月、总投资774万美元的项目，标志着电弧增材制造在船舶领域的应用从验证阶段迈向工程化阶段。
一、项目落地：UNIST携手3DFactory入选韩国官产学研项目
据南极熊3D打印网报道，蔚山科学技术院3D打印融合技术中心与初创公司3DFactory联合入选韩国产业通商资源部2026年第二期造船和海洋产业技术开发项目，将利用金属增材制造技术生产5米级船舶螺旋桨。项目为期54个月，总投资774万美元，约合5222万元人民币，其中政府出资598万美元，约合4035万元人民币。项目由UNIST主导增材制造设计，3DFactory承担制造环节，核心目标是为大型船舶部件生产开辟一条摆脱模具的制造路径。
UNIST是韩国顶尖理工院校，其3D打印融合技术中心位于UNIST先驱者校区，于2024年2月正式揭牌，占地超过5810平方米，配备46台先进研究设备，包括韩国最大的金属与聚合物复合 3D打印机 ，是韩国增材制造领域的重要科研平台。今年3月，该中心举办开放日活动，吸引了50多位行业领袖与学术专家参与，现场展示了机器人在辅助生产中的WAAM应用，3DFactory首席执行官崔弘宽在活动中演示了面向移动出行解决方案的电弧增材制造技术，展示了其在机器人辅助生产方面的潜力。此次入选国家级项目，正是UNIST将科研能力与蔚山造船工业基础深度结合的产物。
蔚山是韩国造船业的核心重镇，现代重工、HD现代重工等造船巨头的船厂均聚集于此，形成了从船用钢材到推进系统的完整配套体系。UNIST 3D打印融合技术中心负责人金南勋表示，通过将蔚山的造船工业基础与蔚山科学技术院的研究能力相结合，将为海洋设备制造创造新的标准，并将它发展成为韩美造船合作的领先技术模式。
二、5米级螺旋桨：砂型铸造的三大痛点与WAAM的破局
大型船舶螺旋桨目前普遍采用砂型铸造工艺，这一传统工艺存在三个固有痛点。一是速度慢，从制作砂型模具到浇铸成型周期漫长，单个大型螺旋桨的开模与铸造往往需要数月；二是材料浪费大，浇冒口系统会消耗大量金属，材料利用率偏低；三是设计修改困难，任何几何调整都意味着重新制作模具，成本高昂、迭代缓慢。
本项目采用的解决方案是WAAM电弧增材制造技术。这项技术利用电弧作为热源，加热熔化金属丝，并逐层堆叠成三维零件，整个过程无需模具，即可制造出复杂的曲面形状。对于螺旋桨这类具有复杂叶片曲面的大型部件而言，WAAM的无模具逐层成型特性直击砂型铸造的三大痛点：省略了模具制作环节，缩短交付周期；以金属丝为原料，材料利用率显著提升；设计变更只需修改数字模型，无需重制模具。
WAAM在造船领域的优势尤其体现在大型部件上。与粉末床熔融等金属增材制造工艺受限于成型舱尺寸不同，WAAM采用机器人或龙门架作为运动平台，成型尺寸几乎没有上限，特别适合螺旋桨、舵、球鼻艏等大型船用部件。事实上，电弧增材制造在船舶领域已有多年探索：2017年，达门造船集团联合鹿特丹增材制造实验室等机构制造了直径1.35米、重400公斤的镍铝青铜螺旋桨样品WAAMpeller，并获得船级社认证；2021年，法国海军集团利用WAAM工艺打印出由五个200公斤叶片组成的螺旋桨，安装在仙女座号探雷舰上，大幅缩短了施工时间并减少了材料用量。此次韩国项目将尺寸推进到5米级，是WAAM船舶应用的重要里程碑。
三、AI反向变形校正：与热变形赛跑的关键技术
WAAM制造大型部件的核心挑战在于热变形。电弧堆叠过程中，金属反复经历高温熔化与冷却收缩，零件会发生不可预测的翘曲和变形，尺寸越大，累积变形越难控制。对于直径5米的螺旋桨，任何毫米级的变形都可能导致叶片型面精度不达标，进而影响推进效率与空泡性能，因此热变形控制是项目成败的关键。
UNIST的应对方案是反向变形校正技术，通过人工智能分析设计、分层和检测数据，提前预测热变形量，并在设计阶段反向补偿，抵消打印过程中的翘曲。金南勋表示，该项目的核心不仅限于制造5米级零件，还要全面验证基于面向增材制造的设计理念和AI的反向变形校正技术。这意味着，AI不仅用于生成打印路径，更用于建立热力学模型预测变形，让数字模型在进入打印环节之前就完成误差预补偿。
这一技术思路代表了大型金属增材制造的发展方向。随着打印尺寸不断增大，单纯依靠工艺参数试错来纠正变形已经行不通，必须借助数值模拟与机器学习建立变形预测模型，实现设计与制造的闭环优化。如果UNIST的AI反向变形校正技术得到验证，将为大型船用部件乃至更多大型金属结构件的增材制造提供可复制的质量控制范式，其意义远超螺旋桨单品本身。
四、商业化目标：美国海军MRO市场与停产零件按需制造
该项目的商业化目标非常明确：瞄准美国海军舰艇的维护、修理和大修市场，以及已停产零部件的采购需求。对于美国海军而言，舰艇螺旋桨等大型铸件的更换长期依赖原厂供应链，一旦零件停产，维修周期和成本都难以控制；WAAM技术提供了一种按需制造、无需模具的替代路径，只需数字模型与金属丝材，即可在本地快速生产替换部件。
从市场空间看，海军装备的MRO需求庞大且持续。舰艇在长期服役过程中，螺旋桨等大型部件会因磨损、腐蚀、空泡侵蚀而需要更换，而每一型舰艇的螺旋桨都是定制设计，传统模式下需要重新铸造或依赖库存。增材制造让数字库存替代物理库存成为可能，将供应链周期从以月计压缩到以周计甚至以天计，这正是各国海军积极布局战场级与基地级增材制造能力的根本原因。
值得注意的是，这一项目还承载着韩美造船合作的产业意图。韩国造船业近年来承接了大量美国海军舰艇维护升级订单，若能在船用大型部件增材制造方面形成标准化的韩美合作模式，将进一步提升韩国在高端船舶装备产业链中的话语权。UNIST方面表示，希望将这一技术模式发展成为韩美造船合作的领先范式。
五、船舶增材制造十年演进：从WAAMpeller到5米级螺旋桨
回顾船舶增材制造的发展脉络，可以清晰看到一条从样品验证到工程化的演进曲线。2017年，鹿特丹增材制造实验室的WAAMpeller以1.35米直径、400公斤重量的镍铝青铜螺旋桨完成首次试航验证，并取得船级社认证，证明了电弧增材制造螺旋桨的技术可行性；2021年，法国海军集团打印的五叶片螺旋桨装上探雷舰，实现了军用舰艇上的实际应用；2023年，韩国现代重工联合3D打印企业及韩国铸钢株式会社，利用3D打印成型砂模浇注船用铸钢件，获得韩国船级社工厂认可证书，打通了增材制造与传统铸造结合的路径。
此次UNIST与3DFactory的5米级螺旋桨项目，将WAAM的制造尺寸从1米级推进到5米级，目标直指商船与大型军辅船的实际需求，标志着电弧增材制造在船舶领域从实验室验证进入工程化、规模化的新阶段。与此同时，标准化进程也在提速，各国船级社纷纷出台增材制造规范，为船舶3D打印部件的认证与量产扫清制度障碍，让这项技术从可用走向可靠、可合规。
从更宏观的视角看，5米级螺旋桨项目的意义在于它展示了一条大型铸件制造的全新路径：以数字化模型为起点，以金属丝为原料，以AI算法控制变形，实现无模具、短周期、低损耗的按需制造。这种模式一旦成熟，将不仅适用于螺旋桨，还将延伸到舵、球鼻艏、船用发动机大型结构件等领域，重塑船舶行业的供应链形态。大型铸件的无模具时代，正在徐徐拉开帷幕。
总结
韩国UNIST与3DFactory联合立项54个月、总投资774万美元的项目，用WAAM电弧增材制造5米级船舶螺旋桨，并以AI反向变形校正技术应对热变形难题，商业化目标直指美国海军MRO市场。从1米级到5米级，船舶大型铸件制造正在迈向无模具时代。
来源：南极熊3D打印网、UNIST官方、3D打印资源库