平陆运河今日通航：金属3D打印首次进入水利工程高端装备

2026-09-17 09:50:33来源：OFweek3D打印网关键词：3D打印金属增材制造阅读量：23373

导读：金属3D打印首次进入水利工程高端装备,迷宫式缓冲套的关键在于内部结构。按平陆运河建设管理团队介绍，其内部设计了迷宫般曲折蜿蜒的复杂流道，应用于阀门液压快速启闭机系统后，能够精准控制液压油的高速流动—既支撑闸门的高速开启与快速关闭，又能在阀门行程的最后 28 厘米实现缓冲，避免设备撞击损耗。

　　9 月 16 日，平陆运河正式建成通航。

　　这是新中国成立以来首条由国家层面统筹建设的通江达海运河工程，也是西部陆海新通道的骨干项目：北起南宁横州市西津库区平塘江口，经钦州灵山县陆屋镇沿钦江直通北部湾，全长 134.2 公里，按内河 I 级标准建设，可通行 5000 吨级船舶，总投资约 727 亿元。

　　通航后，西南地区货物经此出海，较传统路径缩短内河航程 560 公里以上，每年可节约运输费用超 50 亿元。工程整体创下四项"世界之最"，其中马道枢纽一项，世界运行速度最快的省水船闸，与本文要讲的这个零件直接相关。

　　马道枢纽是平陆运河的第一梯级枢纽。西江流域与钦江水系的自然落差，在这里形成了 29.6 米的世界第一水头。

　　水头越高，船闸阀门的受力越大，启闭耗时通常也越长。而马道枢纽要做的恰恰相反：闸门开启时间要从常规的 4 分钟压缩至 1 分钟，关闭仅需 30 秒—阀门本身重达 70 吨。

　　快速切换带来了新的问题：阀门在高速运动中临近行程终点时若不减速，冲击会直接转化为设备损耗。而这座船闸建成后，高峰期阀门每天要启闭近百次。

　　解决这个问题的部件，是迷宫式缓冲套。

　　迷宫式缓冲套的关键在于内部结构。按平陆运河建设管理团队介绍，其内部设计了迷宫般曲折蜿蜒的复杂流道，应用于阀门液压快速启闭机系统后，能够精准控制液压油的高速流动—既支撑闸门的高速开启与快速关闭，又能在阀门行程的最后 28 厘米实现缓冲，避免设备撞击损耗。

　　这正是金属增材制造的用武之地：内部复杂流道属于传统减材加工难以实现的类型，而增材制造可以一体成形，省去多件加工后再装配或焊接的环节，对高压、高频动作下的可靠性也更为有利。

　　据华曙高科披露，该缓冲套分为两款规格，依托公司 4 激光 FS350M 设备，历经 165 小时连续打印一体成形。这台设备的成型缸尺寸为 433×358×400mm，标配 4 个激光器，可打印不锈钢、模具钢、钛合金、铝合金等多种材料。

　　这也是行业内首次采用金属 3D 打印的油缸缓冲套。

　　一个全新结构的零件要被装到国家重点工程的关键部位，验证比制造更难。

　　建设管理团队联合生产厂家，在武汉搭建起试验平台：把安装了迷宫式缓冲套的阀门液压快速启闭机平躺固定，另一台启闭机模拟阀门受力，开始启闭试验。

　　试验进行到 1000 多次时，缓冲套开始出现磨损。

　　团队随即复盘数据，重新调整缓冲套材料、优化机械配合间隙，并增设一个缓冲套用于启门缓冲。更换设备后，又进行了 3000 多次试验验证，直至液压启闭机的耐用性完全达标。

　　真机工况的验证在另一处展开。2024 年，团队遍寻国内科研院所与液压厂家，最终由近百名工程师历时 3 个月，在江苏常州搭建起一座 1∶1 模拟真实工况的试验平台。参数调试期间，试验人员连续蹲守 72 小时、调整参数上百次；吊装 70 吨重的闸门时，历经 8 小时高空精准操作，使阀门与门槽实现毫米级贴合。

　　过程中陆续暴露出油缸运行不稳、液压油温过高、管道密封圈偶发泄漏等问题，均逐一解决。第 1000 次一体化试验完成后，该试验正式通过验收。

　　3D 打印过去更多出现在航空航天、医疗植入物、模具等场景。进入水利工程的大型装备，是一个新的应用面。

　　它的价值不在于"用了 3D 打印"这个动作。船闸是典型的重载、长寿命、检修窗口极少的场景—一旦通航，很难为单个零件安排停机。这意味着零件的可靠性必须在设计阶段就解决，而不是靠后期维护兜底。

　　而在这个案例里，工艺路线的选择顺序是反过来的：不是因为要推广增材制造才去设计复杂结构，而是因为缓冲性能要求逼出了内部迷宫流道，而这个结构只有增材制造能实现。

　　平陆运河通航的意义，通常被概括为一条物流通道的打开—航程缩短 560 公里，每年省下 50 亿元运费。

　　但让这条通道真正跑起来的，是一连串必须同时满足"快"和"耐用"的零件。70 吨的阀门要在 30 秒内关上，还要在最后 28 厘米温柔收住—这样的动作，一天要重复近百次。

　　金属 3D 打印在国家重点水利工程里的第一次登场，就落在了这样一个位置上。

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