由武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）完成的“大型金屬零件高效激光選區(qū)熔化增材制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備（俗稱激光3D打印技術(shù)）”于近日順利通過(guò)湖北省科技廳成果鑒定。

該裝備深度融合了信息技術(shù)和制造技術(shù)等特征的激光3D打印技術(shù)，由4臺(tái)激光器同時(shí)掃描，為目前世界上效率和尺寸最大的高精度金屬零件激光3D打印裝備。該裝備攻克了多重技術(shù)難題，解決了航空航天復(fù)雜精密金屬零件在材料結(jié)構(gòu)功能一體化及減重等“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜金屬零件的高精度成形、提高成形效率、縮短裝備研制周期等目的。

金屬零件的激光3D打印技術(shù)是各種3D打印技術(shù)中難度系數(shù)最大也最受?chē)?guó)內(nèi)外關(guān)注的方向之一。其中基于自動(dòng)鋪粉的激光選區(qū)熔化成形技術(shù)（Selective Laser Melting，SLM），主要特點(diǎn)是加工精度高、可以制造復(fù)雜精密金屬零件，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化、輕量化，在航空航天領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用需求。但是，成形效率低、成形尺寸有限是該類(lèi)技術(shù)的發(fā)展瓶頸。

華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室教授曾曉雁領(lǐng)導(dǎo)的激光先進(jìn)制造研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)家863和自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助下，經(jīng)過(guò)十年的長(zhǎng)期努力，在SLM成形理論、工藝和裝備等諸多方面取得了重要成果，特別是突破了SLM成形難以高效制備大尺寸金屬零件等瓶頸。

項(xiàng)目率先在國(guó)際上提出并研制出成形體積為500×500×530mm3的4光束大尺寸SLM增材制造裝備，它由4臺(tái)500W光纖激光器、4臺(tái)振鏡分區(qū)同時(shí)掃描成形，成形效率和尺寸迄今為止同類(lèi)設(shè)備中世界最大。而此前，該裝備最多使用兩臺(tái)光纖激光器，成形效率低。項(xiàng)目攻克了多光束無(wú)縫拼接、4象限加工重合區(qū)制造質(zhì)量控制等眾多技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了大型復(fù)雜金屬零件的高效率、高精度、高性能成形。先后自主研制出SLM系列多種裝備，并采用國(guó)產(chǎn)的鈦合金、不銹鋼、高溫合金、鋁合金、鎂合金粉末，實(shí)現(xiàn)了各種復(fù)雜精密零件的成形，其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)與國(guó)外水平相當(dāng)。首次在SLM裝備中引入雙向鋪粉技術(shù)，其成形效率高出同類(lèi)裝備的20-40%，標(biāo)志著我國(guó)自主研制的SLM成形技術(shù)與裝備達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。已經(jīng)有45種零件在20余種航天型號(hào)研制中得到應(yīng)用，先后為航天發(fā)動(dòng)機(jī)、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星及導(dǎo)彈等裝備中6種型號(hào)20余種產(chǎn)品進(jìn)行了樣件研制，5種產(chǎn)品通過(guò)了熱試車(chē)，其中4種產(chǎn)品已經(jīng)定型。先后有多臺(tái)SLM裝備被航天科技集團(tuán)三大總體研究院用于航天零件的研制與批產(chǎn)，所研制的零件不僅大大縮短了產(chǎn)品的研制周期，簡(jiǎn)化了工序，更重要的是將結(jié)構(gòu)-功能一體化，獲得性能優(yōu)良的、輕質(zhì)的零件。

SLM技術(shù)成形精度高、性能好、且不需要工模具，屬于典型的數(shù)字化過(guò)程,目前在復(fù)雜精密金屬零件的成形中具有不可替代性，在精密機(jī)械、能源、電子、石油化工、交通運(yùn)輸?shù)葞缀跛械母叨酥圃祛I(lǐng)域都具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。經(jīng)過(guò)質(zhì)詢與討論后，鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為該項(xiàng)目在SLM整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中在SLM裝備的成形尺寸和效率達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，并建議進(jìn)一步拓展材料與裝備的應(yīng)用范圍。

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