由武漢光電國家實驗室(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)，主要特點是加工精度高、可以制造復(fù)雜精密金屬零件，實現(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。

　　華中科技大學(xué)武漢光電國家實驗室教授曾曉雁領(lǐng)導(dǎo)的激光先進制造研究團隊，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。

　　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，實現(xiàn)了各種復(fù)雜精密零件的成形，其關(guān)鍵技術(shù)指標與國外水平相當。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%，標志著我國自主研制的SLM成形技術(shù)與裝備達到了國際先進水平。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、運載火箭、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，在精密機械、能源、電 子、石油化工、交通運輸?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)過質(zhì)詢與討論后，鑒定委員會一致認為該項目在SLM整體技術(shù)達到國際先進水 平，其中在SLM裝備的成形尺寸和效率達到國際領(lǐng)先水平，并建議進一步拓展材料與裝備的應(yīng)用范圍。