華中科技大學(xué)近日對外發(fā)布，4月26日，由該校武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室（籌）完成成的“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)）”順利通過了湖北省科技廳成果鑒定。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臺激光器同時掃描，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。

    隨著航空航天裝備不斷向輕量化、高可靠性、長壽命、低成本方向發(fā)展，一些關(guān)鍵金屬零件復(fù)雜程度越來越高，制造周期要求越來越短，使得我國現(xiàn)有制造技術(shù)面臨系列共性難題，如復(fù)雜薄壁精密零件結(jié)構(gòu)-性能一體化制造技術(shù)，航空航天發(fā)動機(jī)葉片、渦輪等復(fù)雜精密零件的成形技術(shù)等，嚴(yán)重制約了航空航天裝備技術(shù)水平的提高。

    GE公司采用3D打印制造發(fā)動機(jī)渦輪葉片

    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)最大也最受國內(nèi)外關(guān)注的方向之一。其中基于自動鋪粉的激光選區(qū)熔化成形技術(shù)（Selective Laser Melting，SLM，主要應(yīng)用于航空航天、微電子、醫(yī)療、珠寶首飾等行業(yè)），主要特點(diǎn)是加工精度高、后續(xù)幾乎不需要機(jī)械加工，可以制造各種復(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技術(shù)的發(fā)展瓶頸。此前，我國在SLM技術(shù)領(lǐng)域與國際先進(jìn)水平相比有較大差距，大部分裝備依賴進(jìn)口。

    華中科技大學(xué)武漢光電國家實(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，在國家863和自然科學(xué)基金項目等資助下，經(jīng)過十年的長期努力，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。

    曾曉雁，武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室 激光與太赫茲技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室副主任，激光先進(jìn)制造技術(shù)研究室主任。

    項目率先在國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500W光纖激光器、4臺振鏡分區(qū)同時掃描成形，成形效率和尺寸迄今為止同類設(shè)備中世界最大。而此前，該裝備最多使用兩臺光纖激光器，成形效率低。

    項目攻克了多光束無縫拼接、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裝備的20-40%，標(biāo)志著我國自主研制的SLM成形技術(shù)與裝備達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

    目前，通過該技術(shù)，已經(jīng)有45種零件在20余種航天型號研制中得到應(yīng)用，先后為航天發(fā)動機(jī)、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星及導(dǎo)彈等裝備中6種型號20余種產(chǎn)品進(jìn)行了樣件研制，5種產(chǎn)品通過了熱試車，其中4種產(chǎn)品已經(jīng)定型。先后有多臺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。

    鑒定委員會一致認(rèn)為該項目在SLM整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中在SLM裝備的成形尺寸和效率達(dá)到國際領(lǐng)先水平，并建議進(jìn)一步拓展材料與裝備的應(yīng)用范圍。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等等方面的國內(nèi)外最新動態(tài)，我們網(wǎng)站會不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org 

責(zé)任編輯：王元

《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-801
郵箱：ecorr_org@163.com
中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414