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，一些關鍵金屬零件復雜程度越來越高，制造周期要求越來越短，使得我國現(xiàn)有制造技術面臨系列共性難題，如復雜薄壁精密零件結構-性能一體化制造技術，航空航天發(fā)動機葉片、渦輪等復雜精密零件的成形技術等，嚴重制約了航空航天裝備技術水平的提高。

 

金屬零件的激光3D打印技術是各種3D打印技術中難度系數(shù)最大也最受國內外關注的方向之一。其中基于自動鋪粉的激光選區(qū)熔化成形技術（Selective Laser Melting，SLM），主要特點是加工精度高、后續(xù)幾乎不需要機械加工，可以制造各種復雜精密金屬零件，實現(xiàn)結構功能一體化、輕量化，在航空航天領域有廣泛的應用需求。但是，成形效率低、成形尺寸有限是該類技術的發(fā)展瓶頸。此前，我國在SLM技術領域與國際先進水平相比有較大差距，大部分裝備依賴進口。

 

華中科技大學武漢光電國家實驗室教授曾曉雁領導的激光先進制造研究團隊，在國家863和自然科學基金項目等資助下，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)制造質量控制等眾多技術難題，實現(xiàn)了大型復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)了各種復雜精密零件的成形，其關鍵技術指標與國外水平相當。首次在SLM裝備中引入雙向鋪粉技術，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用，先后為航天發(fā)動機、運載火箭、衛(wèi)星及導彈等裝備中6種型號20余種產品進行了樣件研制，5種產品通過了熱試車，其中4種產品已經(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，所研制的零件不僅大大縮短了產品的研制周期，簡化了工序，更重要的是將結構-功能一體化，獲得性能優(yōu)良的、輕質的零件。

 

SLM技術成形精度高、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域都具有廣闊的工業(yè)應用前景。