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半年数千万天使轮、论文上 Nature：把金属 3D 打印从米级拉到百米级的公司—— 巨型智造天使轮融资深度拆解
△刘长猛教授（右一）
2026年10月下旬，两件来自同一支团队的成果先后落地：10月21日，北京理工大学刘长猛教授团队关于米级金属单晶增材制造的研究在线发表于《Nature》；时隔数日，其创办的巨型智造（北京）科技发展有限公司披露完成数千万元天使轮融资，由国鼎资本、云时资本联合投资。本轮资金将用于核心团队扩充、超大型金属增材制造装备迭代研发以及产业化落地。
这家企业注册成立于2026年4月，融资消息披露时成立仅半年。在金属3D打印赛道，一家尚处天使阶段的初创企业，同步拥有《Nature》正刊论文成果与海工构件交付测试记录，并不常见。本文主要拆解其背后三条技术主线的真实成色，以及深远海装备制造正在到来的产业拐点。
一、赛道缺口：十米级以上超大型构件，长期缺少成熟制造方案
近年金属3D打印的商业化重心，大多集中在激光粉末床熔融（LPBF）路线的中小型精密零部件，常规成形尺寸普遍在1米以内，行业头部厂商的大型设备极限可做到3米级左右。该路线精度优异，但面向十米、百米级船舶主体结构、海洋平台承载结构时，生产效率与制造成本难以满足工程需求。
海洋、能源领域十米级以上超大型金属结构件，主流工艺依旧是分段预制、焊接拼装。这一模式存在三大固有短板：焊缝是结构性能薄弱区，直接降低构件整体服役可靠性；工艺流程链条冗长，巨型构件建造周期常以年为单位；配套大型锻件高度依赖稀缺的重型锻造产能，综合造价居高不下。
电弧增材制造（WAAM）是突破该尺寸瓶颈的主流技术方向之一：以焊丝为原料，依靠电弧熔化金属逐层堆积成形，原材料成本显著低于金属粉末，且无需密闭成形舱，装备具备天然的尺寸放大潜力。但传统WAAM路线痛点同样突出：构件尺寸越大，热累积、残余应力、组织均匀性越难控制；多电弧同步作业时，电弧相互干扰、熔池状态失稳等工程难题长期制约规模化应用。巨型智造的技术体系，正是瞄准这些痛点搭建。
二、装备线：从10弧并行到20米级40弧协同沉积
刘长猛团队深耕超大规格金属增材制造十余年，核心思路并非简单放大单台设备，而是依靠多套独立沉积单元协同、同步、稳定堆积。
技术节点清晰可追溯：先后自研10弧、16弧、40弧并行增材制造样机，实现10米级点阵结构件打印，相关成果曾于2024年登陆央视《瓣瓣同心——京津冀协同发展十年》纪录片；2025年1月完成20米级40弧并行金属3D打印装备研制，采用双龙门设计，一侧24个打印头、一侧4×4阵列16个打印头，为国内同路线最大成形幅面装备；在此基础上开发移动式打印方案，将成形能力向百米级现场制造场景延伸。
40束电弧并行沉积的核心价值，是实现制造效率的量级提升。面向超大型构件，单纯提升单弧沉积速度很难匹配船舶工业建造节拍，多电弧稳定并行才具备工程落地价值。团队自研多弧并行智能控制系统，依托量化控制方程结合在线视觉闭环反馈，解决多电弧耦合失稳难题。
但这里需要点出一句技术约束：40弧并行意味着40个独立热源在同一构件上同时作用，工程难点不在单弧能力，而在40弧同时稳定作业时的热场耦合控制。电弧间的电磁干扰、熔池间的热影响叠加，在20米尺度上是否仍能保持逐层一致性，目前公开数据只到“中试完成、样件阶段”。从样件稳定打印到产线长时间连续批量生产，中间存在不小的工程化差距。
三、材料线：海绵钛原位增材，压缩冗长制备链条
耐压壳体是深海装备中成本占比较高的核心部件。钛合金具备高比强度、耐海水腐蚀特性，是深海承压结构的优选材料。但传统钛合金大件工艺路径冗长：海绵钛→熔炼铸锭→锻造→机加工→焊接，多道工序叠加，长期推高大尺寸钛构件造价。
巨型智造提出海绵钛原位增材制造方案，核心逻辑是材料制备与结构成形一体化：直接以上游初级原料海绵钛投入增材流程，在沉积过程中同步完成熔化与构件成形，省去中间多道冶金与坯料加工环节。按企业对外披露口径，该方案可缩减制造流程约90%，钛合金耐压壳体综合成本降至传统锻焊工艺的三分之一左右。
该方案本质是对原有产业链的工艺重构，价值核心不在设备销售，而在多工序合并后释放的降本空间。现阶段企业已与中船相关院所合作开展钛合金耐压壳体增材制造研发，同步联合水下光缆产业链企业开发钛合金中继器外壳，构件耐压性能测试、船级社认证工作正在推进。
需要明确的是，“成本降至三分之一”来自公司公开口径，第三方验证数据尚未披露。海绵钛原位增材的工程一致性——尤其是批量生产中杂质控制与孔隙率稳定性——是决定这一成本优势能否兑现的关键变量。深海高压服役场景对内部缺陷容忍度极低，需要持续积累长周期服役试验数据支撑可靠性论证。
四、结构线：两类点阵结构，已进入船厂测试交付
装备与材料技术，最终要落地为可交付的工程产品。团队重点开发两类点阵结构体系：
轻量化点阵夹芯结构：对比传统实心结构减重30%以上，兼具减振降噪、抗爆防护性能，适配船舶、水下装备、装甲车辆、大翼展飞行器等场景。该品类已有明确交付记录：点阵夹芯板完成广船国际交付测试，对比原有方案成本下降20%、建造周期缩短30%，首批产品计划应用于船舶上层建筑。
钢板点阵混凝土复合结构：以金属点阵作为内部骨架，骨架空腔填充混凝土，依靠“金属点阵+低成本填料”替代全金属大型结构，面向浮式风电、深远海养殖设施、深海基地等海洋基建场景。据企业公开信息，该复合结构可将浮式平台建造综合成本与工期降低约50%。
两类结构定位形成区分：点阵夹芯板偏向直接替换原有金属构件；钢板点阵混凝土复合结构面向大型海洋基建。前者已有交付实绩，后者仍处于项目计划阶段，工程验证周期不会因为成本低而缩短。
五、Nature论文：科学层面回答“单晶构件能否做到米级”
2026年10月21日上线的论文题为Additive manufacturing of ultralong and architected single crystals。期刊同步配发News & Views评述，称该工作“为未来技术与科学发展创造了令人振奋的机遇”。
单晶材料晶体取向连续、不存在晶界，在高温蠕变、热传导等性能上天然优于多晶材料。传统单晶制备依靠定向凝固、精密铸造，依赖籽晶与定型模具；构件结构一复杂，热流场与晶体生长取向极易失控。增材制造虽然成形自由度高，但逐层堆积带来反复热循环，极易打乱定向凝固过程，杂晶缺陷难以抑制。
团队突破集中在熔池冶金机理层面。其一，提出“深蹲脉冲”热输入调控方法，采用超高峰值电流与超低基值电流交替输出，依靠强弱热输入交替调控熔池演化，让温度梯度与凝固速率之比准周期振荡；已经出现取向偏离的区域，可在下一层重熔过程中实现“自校正”，在强非平衡凝固条件下建立单晶持续生长的动态稳定窗口。其二，建立力—凝固耦合理论模型与可打印相图，将单晶外延凝固规律和悬空熔池力学稳定性耦合，划定同时满足单晶定向生长、熔池不坍塌的工艺边界。
试验结果：无籽晶、无杂晶、无模具、无额外支撑，在普通多晶基板上直接制备高度超过1米、厘米级直径的Ti-6Al-4V单晶试样，同时实现带曲折单晶杆件、锯齿韧带充当无模晶粒选择器的悬空三维单晶点阵打印。873K温度下，单晶Ti-6Al-4V稳态蠕变速率、断裂寿命相对锻造多晶试样实现量级提升，性能突破常规晶粒尺寸标度律预测范围；873K、973K高温屈服强度分别达到389MPa、243MPa，明显优于多晶对照组。性能提升机理来自晶界消除，叠加增材工艺诱导形成的分级α/β组织，协同阻碍位错运动、抑制空洞萌生扩展。该工艺方案同样拓展至钨、钼、铌、钼铌合金等难熔金属。
六、认证闸门与商业化节奏
深海装备的材料与结构变更，没有船级社认证就没有批量准入。中国船级社《增材制造指南》2026已于9月1日生效，覆盖电弧熔丝沉积、粉末床熔融、定向能量沉积等工艺，为增材制造产品的工厂认可和型式认可提供了检验框架。
巨型智造将“3D打印舰体结构船级社认证”列为核心节奏点，目前处于关键阶段。这是整条路线中不确定性最高、也最无法绕过的环节。认证不是一次性样件测试，而是涉及原材料批次稳定性、工艺窗口可重复性、无损检测方法适配性、长期服役性能数据积累的系统工程。电弧增材逐层热历史带来的残余应力与各向异性，在船级社的疲劳与断裂评估框架下需要逐一回应。
公司此前通过地方媒体释放的预期是2026年内完成认证，但截至发稿未见船级社正式公告。认证进度应以船级社最终公示为准，不宜将企业预期等同于既成事实。一个可参照的坐标是：WAAM路径下已有船用螺旋桨获得BV认证的先例，证明电弧增材在海洋结构件中的认证通路是存在的。但耐压壳体与舰体主结构的载荷条件、失效后果与螺旋桨不在同一量级，认证周期和举证成本需要按年而非按月来预期。
商业化节奏上，短期（12—18个月）可追踪的确定性收入来自点阵夹芯板的船舶上层建筑应用，以及钛合金中继器外壳等中小型深海配套件；天津产线的自动化升级与产能爬坡是交付能力的瓶颈。中期（2—3年），耐压壳体批产合同与首个深远海浮式平台示范项目的落地节奏，取决于认证结果和海洋工况长期验证数据。长期叙事——核电装备维修制造、大型能源装备现场打印——在工艺成熟度和标准体系上还有较长距离；移动式打印方案在理论上支持“现场造构件”，但现场环境下的风、湿、振动对电弧增材稳定性的影响，尚未看到公开的工程数据。
七、理性审视：产业化仍有多道必须跨越的关卡
融资加速项目推进节奏，但不会消除产业化固有难题。企业后续需要持续验证的核心事项非常明确：
船级社认证与海洋长期工况验证——认证工作是进入船舶、海工市场的准入门槛，无法跳过，且应以正式公示为准。
多弧协同系统长期稳定性与成形一致性——40弧并行方案已在样件阶段验证可行，但从样件稳定打印到工业化产线长时间连续稳定批量生产，中间存在不小的工程化差距。
海绵钛原位成型构件性能一致性验证——工艺流程大幅缩短的同时，冶金调控环节高度集中；深海高压服役场景对内部缺陷容忍度极低，需要持续积累长周期服役试验数据。
可复制的常态化工程订单——广船国际测试交付是商业化起点，能否把测试订单转化为批量、可复制的工程合同，是商业模式最终的检验标准。
企业中长期目标口径为“装备十亿、服务百亿、带动下游千亿”，该数字仅为远期发展愿景，不必过度解读。但赛道方向清晰：金属3D打印叙事正在从“打印精巧小件”转向“打印大构件、现场构件”。一旦路线跑通，受益场景不局限于船舶，核电装备、大型能源装备制造与再制造都可以延伸覆盖。
一篇《Nature》论文，回答了米级单晶金属构件能不能造出来的科学命题；这一轮天使融资，投向的是超大型构件能不能在船舶、海洋平台场景稳定批量制造的工程命题。半年时间，从实验室原理、《Nature》正刊论文，落地到天津中试产线。这家初创企业至少证明一件事：源自国内原创的深海大型结构增材制造方案，已经不再是停留在纸面的概念，而是带着实物交付件、明确认证节奏、持续推进的产业化项目。
深海装备制造的下一阶段，或许会逐步从“焊出来”，走向“打出来”。
资料来源：Nature官网及配套News & Views评述、科学网、智通财经、投资界、南极熊、3D科学谷等公开报道；
免责声明：本文仅为行业观察深度稿件，不构成任何投资建议，相关技术商业化进展、认证结果以企业官方及船级社正式公告为准。
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