編者按

激光再制造技術(shù)以高功率激光束為熱源，運(yùn)用非接觸光加工的方式，可為零件修復(fù)與再制造提供新的解決方案，是綠色再制造的重要支撐技術(shù)。激光再制造技術(shù)作為制造技術(shù)創(chuàng)新的前沿領(lǐng)域，深刻改變著高端裝備的設(shè)計(jì)與運(yùn)行方式，是促進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要力量。但激光再制造技術(shù)目前僅在少數(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用，面向規(guī)模應(yīng)用仍存在一定的技術(shù)與市場(chǎng)瓶頸。

中國(guó)工程院向巧院士科研團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》撰文，從激光再制造技術(shù)的宏觀需求入手，梳理了激光再制造技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，凝練了激光再制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)，進(jìn)而提出了面向2025年、2035年以及2050年的分階段發(fā)展目標(biāo)。針對(duì)當(dāng)前我國(guó)激光再制造技術(shù)在專用材料、核心器件、再制造理念與標(biāo)準(zhǔn)體系等方面存在的問題與挑戰(zhàn)，文章提出：加強(qiáng)戰(zhàn)略層面的積極引導(dǎo)；構(gòu)建激光增材再制造材料基因組體系；完善標(biāo)準(zhǔn)化體系和高層次應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系；加大應(yīng)用推廣力度，引導(dǎo)行業(yè)整合；建立合作平臺(tái)，加快關(guān)鍵共性技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，為激光再制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。

一、前言

高端裝備關(guān)鍵零部件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件、超超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子及葉片、鐵路軌道、冶金裝備等，由于服役環(huán)境惡劣，易發(fā)生結(jié)構(gòu)、表面損傷而導(dǎo)致高端裝備停機(jī)或報(bào)廢。若運(yùn)用全生命周期制造的思路，通過快速再制造或現(xiàn)場(chǎng)再制造，可延長(zhǎng)易損件的服役時(shí)間，實(shí)現(xiàn)資源的再利用，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。《中國(guó)制造2025》中明確指出：全面推行綠色制造，大力發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)，實(shí)施高端再制造、智能再制造、在役再制造，推進(jìn)產(chǎn)品認(rèn)定，促進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

激光再制造技術(shù)以高功率激光束為熱源，運(yùn)用非接觸光加工的方式，可為零件修復(fù)與再制造提供新的解決方案，是綠色再制造的重要支撐技術(shù)。該技術(shù)可快速恢復(fù)產(chǎn)品或零部件尺寸，并在性能上達(dá)到甚至超越新品，具有修復(fù)精度高、工件損傷小、修復(fù)區(qū)結(jié)合強(qiáng)度高、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)。面向不同領(lǐng)域關(guān)鍵零部件的修復(fù)需求，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要針對(duì)鐵基、鈦基、鈷基、鎳基合金材料的激光熔覆開展了理論和實(shí)驗(yàn)研究，并在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、冶金裝備、煤礦機(jī)械[、高壓油泵凸輪軸等領(lǐng)域開展了激光再制造技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。但激光再制造技術(shù)目前僅在少數(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用，面向規(guī)模應(yīng)用仍存在一定的技術(shù)與市場(chǎng)瓶頸。

針對(duì)激光再制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)，本文在分析其發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，梳理當(dāng)前面臨的技術(shù)問題與應(yīng)用挑戰(zhàn)，并研判發(fā)展趨勢(shì)，提出促進(jìn)我國(guó)激光再制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策建議。

二、激光再制造技術(shù)宏觀需求分析

（一）激光再制造技術(shù)是制造技術(shù)創(chuàng)新的前沿領(lǐng)域

激光再制造技術(shù)可用于激光再制造的前處理、成形修復(fù)和后處理環(huán)節(jié)，具體分類如圖1所示。其中，核心環(huán)節(jié)是激光成形修復(fù)技術(shù)，如采用激光熔覆成形、激光快速成形以及激光焊接工藝來(lái)修復(fù)零件缺損部位。此外，激光切割和激光清洗技術(shù)可用于零件的拆解和前處理環(huán)節(jié)，激光沖擊強(qiáng)化和激光拋光可用于零件修復(fù)件的后處理環(huán)節(jié)。

圖1 激光再制造技術(shù)分類

基于激光熔覆成形和激光快速成形的激光增材再制造技術(shù)，具有能運(yùn)用穩(wěn)定的熔池形成冶金結(jié)合、界面結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鍍膜和噴涂以及熱輸入量小于電弧堆焊的優(yōu)勢(shì)，可滿足高強(qiáng)度零部件的再制造需求，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要前沿發(fā)展方向。針對(duì)部分大型裝備、關(guān)鍵零部件的嚴(yán)苛修復(fù)需求，特種修復(fù)工藝、多能場(chǎng)激光再制造技術(shù)成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。

（二）激光再制造產(chǎn)業(yè)是促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新興產(chǎn)業(yè)

激光再制造技術(shù)在高端裝備再制造中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新一代戰(zhàn)略性支撐技術(shù)。由激光再制造技術(shù)發(fā)展而形成的激光再制造產(chǎn)業(yè)，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了發(fā)展動(dòng)力。

激光再制造產(chǎn)業(yè)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)已成為具有顯著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的產(chǎn)業(yè)，極大地推動(dòng)了制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。為推動(dòng)激光再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，世界主要國(guó)家或地區(qū)先后制定了一系列戰(zhàn)略建議與政策支持（見表1）。當(dāng)前，我國(guó)已躋身為制造業(yè)大國(guó)，但相較于發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)，生產(chǎn)制造技術(shù)的精細(xì)化程度仍有待提高。另外，在節(jié)能減排的發(fā)展要求下，我國(guó)也逐漸關(guān)注激光再制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，并推出了一系列戰(zhàn)略與政策進(jìn)行配套支持發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)激光修復(fù)與再制造技術(shù)在航空、航天、礦山機(jī)械、輪機(jī)裝備、冶金裝備等領(lǐng)域初步形成產(chǎn)業(yè)，在煤礦液壓支架、冶金軋輥、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等動(dòng)力設(shè)備再制造上得到了廣泛應(yīng)用。激光再制造產(chǎn)業(yè)成為推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新興產(chǎn)業(yè)。

表1 世界主要國(guó)家或地區(qū)激光再制造技術(shù)及產(chǎn)業(yè)相關(guān)戰(zhàn)略與政策 

（三）激光再制造產(chǎn)業(yè)是促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的重要力量

《中國(guó)制造2025》將綠色制造作為五大工程之一，更明確指出要組織實(shí)施傳統(tǒng)制造業(yè)能效提升、清潔生產(chǎn)、節(jié)水治污、循環(huán)利用等專項(xiàng)技術(shù)并加以改造。而激光再制造產(chǎn)業(yè)與綠色制造的理念高度契合，為傳統(tǒng)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供重要支撐。

激光再制造技術(shù)具有熱量輸入集中、工件損傷小、加工速度快等特點(diǎn)，是一種新興的綠色再制造技術(shù)。激光再制造技術(shù)可實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件的快速修復(fù)并減少資源浪費(fèi)，降低停機(jī)造成的能源和經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。另外，激光再制造產(chǎn)業(yè)在制造過程中“三廢”排放少，污染源可控，這與我國(guó)構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)高度契合，并有利于促進(jìn)節(jié)能減排戰(zhàn)略需求的部署實(shí)施。

（四）激光再制造技術(shù)深刻改變著高端裝備的設(shè)計(jì)與運(yùn)行方式

高端裝備制造業(yè)的綠色、低能耗、高品質(zhì)發(fā)展已是當(dāng)務(wù)之急，對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行全生命周期管理已成為高端裝備發(fā)展的重要趨勢(shì)。激光再制造技術(shù)的出現(xiàn)和使用，完善了關(guān)鍵零部件全生命周期管理的內(nèi)涵。具體來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵零部件在設(shè)計(jì)階段要考慮修復(fù)可能性，在服役階段要考慮使用壽命等的信息反饋，在報(bào)廢階段要考慮非破壞性分解等報(bào)廢方式。同時(shí)，通過加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品失效分析及剩余壽命變化規(guī)律的探索，可以實(shí)現(xiàn)零部件失效部位高性能表面涂層的設(shè)計(jì)與制備以及薄弱部位的加工完善和質(zhì)量控制。

全生命周期的制造模式將從源頭上有效治理制造業(yè)污染，彌補(bǔ)設(shè)備運(yùn)行停頓帶來(lái)的損失，顛覆傳統(tǒng)的制造模式。而激光修復(fù)與再制造技術(shù)作為其中的關(guān)鍵一環(huán)，深刻改變著制造業(yè)裝備的設(shè)計(jì)思路和運(yùn)行方式。

三、激光再制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）激光再制造技術(shù)在不同工業(yè)領(lǐng)域零部件修復(fù)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用

隨著大功率激光器及其配套設(shè)備的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的國(guó)家加強(qiáng)對(duì)激光再制造技術(shù)在機(jī)械零件制造和修復(fù)領(lǐng)域的理論與技術(shù)研究。如圖2所示，目前激光再制造技術(shù)已在航空、航天、國(guó)防工業(yè)、礦山機(jī)械、能源動(dòng)力、冶金裝備等工業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用。國(guó)外激光再制造技術(shù)的應(yīng)用主要集中于國(guó)防工業(yè)及航空、航天領(lǐng)域，如應(yīng)用激光再制造技術(shù)修復(fù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)失效零部件。 

圖2 面向不同工業(yè)領(lǐng)域的激光再制造技術(shù)

我國(guó)激光再制造技術(shù)在軍用領(lǐng)域主要用于構(gòu)建軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件再制造核心技術(shù)體系；在民用工業(yè)領(lǐng)域，激光再制造技術(shù)已在礦山機(jī)械、能源動(dòng)力、冶金裝備等領(lǐng)域的煤礦液壓支架、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子及葉片、冶金輥道、芯棒、軋機(jī)牌坊等大型裝備及關(guān)鍵零部件的修復(fù)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，其中，煤礦液壓支架的激光再制造技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了批量化應(yīng)用。

（二）能場(chǎng)輔助激光再制造成為高質(zhì)量再制造的重要手段

面向高端裝備關(guān)鍵零部件的高質(zhì)量修復(fù)、現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)需求，單一能束的激光金屬成形技術(shù)存在易產(chǎn)生氣孔、殘余應(yīng)力、微裂紋等缺陷，從而影響到修復(fù)件的性能和穩(wěn)定性。因而，僅僅通過改變激光工藝已難以滿足高端裝備對(duì)精確性、復(fù)雜性和高性能等的再制造需求。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出采用電磁場(chǎng)、感應(yīng)熱場(chǎng)、超聲振動(dòng)等外加能場(chǎng)耦合作用于激光再制造過程（見圖3）。具體來(lái)看，面向窄深缺陷修復(fù)問題以及嚴(yán)格無(wú)氣孔要求，引入電磁場(chǎng)調(diào)節(jié)熔池流動(dòng)、抑制氣孔；面向?qū)ξ⒂^組織有嚴(yán)格要求的部件，引入超聲能場(chǎng)對(duì)組織形貌進(jìn)行調(diào)控；面向易開裂材料或部位，引入熱場(chǎng)降低溫度梯度，降低殘余應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，能場(chǎng)輔助激光再制造技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)，但相關(guān)技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)及原型樣機(jī)研發(fā)階段。面向工業(yè)應(yīng)用需求，亟需在復(fù)合制造工藝定型、能場(chǎng)復(fù)合集成設(shè)備等方面繼續(xù)開展研發(fā)，以滿足未來(lái)高端裝備對(duì)高質(zhì)量、高效率的修復(fù)需求。

圖3 外加能場(chǎng)在激光再制造中的作用機(jī)制

（三）現(xiàn)場(chǎng)再制造是激光再制造技術(shù)的重要發(fā)展方向

面對(duì)尺寸龐大、難以運(yùn)輸?shù)拇笮驮O(shè)備或大型零部件的修復(fù)需求，應(yīng)用激光現(xiàn)場(chǎng)再制造技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)可快速實(shí)現(xiàn)損傷設(shè)備的恢復(fù)運(yùn)行。為便于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)再制造，激光設(shè)備需小型化、集成化且方便運(yùn)輸，以適應(yīng)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和保持較高的穩(wěn)定性。

采用激光熔覆再制造技術(shù)對(duì)大型裝備或零部件進(jìn)行修復(fù)時(shí)，尤其是非水平基面損傷的激光修復(fù)，熔池在重力作用下形狀易發(fā)生變化，這對(duì)多角度激光再制造工藝提出了更高的要求。為此，石世宏研究團(tuán)隊(duì)采用光內(nèi)送粉激光熔覆技術(shù)，在不同傾角基面下控制激光熔覆頭與基面始終垂直，實(shí)現(xiàn)了全角度激光熔覆。姚建華研究團(tuán)隊(duì)研究了工作氣流及熔覆角度對(duì)激光修復(fù)轉(zhuǎn)子軸質(zhì)量的影響情況，實(shí)現(xiàn)了不同傾角條件下的激光修復(fù)。

四、激光再制造技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

以激光再制造技術(shù)為代表的裝備修復(fù)與再制造產(chǎn)業(yè)是裝備制造業(yè)的衍生產(chǎn)業(yè)。我國(guó)激光再制造技術(shù)雖已在礦山機(jī)械、能源動(dòng)力、冶金裝備等領(lǐng)域率先得到了應(yīng)用，但隨著高端裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)激光再制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)提出了更多新的要求，如以航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)為代表的高端裝備激光再制造技術(shù)。目前，我國(guó)激光再制造產(chǎn)業(yè)與制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模不匹配，產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在“小、散、弱”、應(yīng)用領(lǐng)域少等問題，缺少規(guī)模大、技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的國(guó)際龍頭企業(yè)。我國(guó)激光再制造技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展面臨如下挑戰(zhàn)。

（一）激光再制造專用材料發(fā)展落后

我國(guó)激光再制造專用材料“卡脖子”問題突出，具體表現(xiàn)為：激光再制造粉材與絲材等專用新材料方面發(fā)展較為滯后，專有材料選擇局限性較大，面臨品種少、供應(yīng)商少、高性能修復(fù)材料缺乏等問題，且專有材料的可靠性、穩(wěn)定性普遍不高并缺乏驗(yàn)證。目前國(guó)外企業(yè)面向激光增材制造技術(shù)已開發(fā)出系列專用材料，如德國(guó)斯棱曼激光公司（SLM Solutions）已開發(fā)出鋁基、鎳基、鈦基、鈷基、鐵基、銅基等系列激光增材制造材料，并與自產(chǎn)裝備配套建立了穩(wěn)定的工藝體系。國(guó)外的設(shè)備廠商在出口時(shí)通常采用“裝備+粉末”的捆綁銷售政策，使得我國(guó)在進(jìn)口專用材料時(shí)價(jià)格昂貴，提高了產(chǎn)品成本，降低了在激光增材再制造領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

（二）核心裝備及部件依賴進(jìn)口

我國(guó)在激光再制造領(lǐng)域已具備一定的裝備研發(fā)能力，但仍以面向工業(yè)應(yīng)用的設(shè)備集成開發(fā)為主，其核心器件，如高光束質(zhì)量激光器及光束整形系統(tǒng)、高品質(zhì)電子槍及高速掃描系統(tǒng)、大功率激光掃描振鏡、動(dòng)態(tài)聚焦鏡、陣列式高精度噴嘴/噴頭等精密元器件仍然嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)激光制造裝備在工藝穩(wěn)定性、環(huán)境溫度控制等方面與進(jìn)口品牌仍有較大差距。我國(guó)目前已有大族激光智能裝備集團(tuán)、華工激光工程有限責(zé)任公司等一批具有國(guó)際影響力的設(shè)備廠家，但高端激光裝備市場(chǎng)仍以國(guó)外先進(jìn)企業(yè)為主導(dǎo)，如通快集團(tuán)（Trumpf）、阿帕奇公司（IPG）、美國(guó)相干激光公司（Coherent）、利澤萊恩激光公司（Laserline）等。

（三）企業(yè)對(duì)激光再制造技術(shù)的理解和認(rèn)識(shí)不足

激光再制造技術(shù)為高端裝備修復(fù)與再制造提供了新的解決方案，但該技術(shù)尚未被裝備行業(yè)廣泛接受和認(rèn)可。具體原因有：一方面，部分傳統(tǒng)裝備企業(yè)對(duì)于新技術(shù)的敏感度較低，需要加強(qiáng)推廣提高認(rèn)識(shí)；另一方面，在某一裝備領(lǐng)域引入激光再制造技術(shù)時(shí)，需經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)分析與完備的工藝驗(yàn)證，盲目引入新技術(shù)將帶來(lái)裝備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。另外，在產(chǎn)品全生命周期管理中，產(chǎn)品和材料設(shè)計(jì)需考慮零部件的維護(hù)保養(yǎng)與再制造，而傳統(tǒng)裝備部件在設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮采用激光再制造進(jìn)行部件維修，因此，部分裝備部件受結(jié)構(gòu)形式或材料選型方面的限制難以應(yīng)用激光再制造技術(shù)。

（四）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及體系不健全

在激光修復(fù)與再制造領(lǐng)域，我國(guó)已有《激光修復(fù)技術(shù) 術(shù)語(yǔ)和定義》、《激光修復(fù)通用技術(shù)規(guī)范》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及部分機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但尚未建立完整的激光再制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，這制約了相關(guān)技術(shù)成果的累積、固化、推廣和應(yīng)用。由于欠缺統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，部分企業(yè)在激光修復(fù)過程中對(duì)材料選型和工藝的科學(xué)考慮不足，導(dǎo)致修復(fù)件失效，造成財(cái)產(chǎn)損失甚至是安全事故，進(jìn)而給激光再制造技術(shù)的行業(yè)推廣帶來(lái)了負(fù)面影響。

五、激光再制造技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)

近年來(lái)隨著激光修復(fù)與再制造技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)激光再制造產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。經(jīng)估算，2019年我國(guó)激光修復(fù)與再制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模約達(dá)到20億元，激光再制造技術(shù)在工業(yè)修復(fù)領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。未來(lái)隨著修復(fù)質(zhì)量、效率、智能化等方面的進(jìn)一步提升，激光再制造技術(shù)將進(jìn)一步得到推廣和應(yīng)用，對(duì)裝備設(shè)計(jì)理念、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、制造服務(wù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?？紤]到技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、理念的革新，激光再制造技術(shù)今后分階段的發(fā)展目標(biāo)如下。

（一）面向2025年的發(fā)展目標(biāo)

對(duì)接《中國(guó)制造2025》提出的再制造發(fā)展戰(zhàn)略，針對(duì)高端裝備關(guān)鍵零部件對(duì)提高修復(fù)質(zhì)量和效率的迫切需求，解決目前激光再制造產(chǎn)業(yè)“小、散、弱”的現(xiàn)狀，到2025年，激光再制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)為：全面提高激光再制造裝備、材料、工藝水平，不斷滿足不同工業(yè)領(lǐng)域關(guān)鍵零部件對(duì)高質(zhì)量再制造、現(xiàn)場(chǎng)再制造、在役再制造技術(shù)的需求；提高激光再制造及其前后處理工藝的綜合效率，滿足高效再制造的需求；對(duì)接“兩機(jī)”國(guó)產(chǎn)化戰(zhàn)略，解決“兩機(jī)”熱端部件等核心部件修復(fù)需求；以規(guī)?；癁榘l(fā)展目標(biāo)，在技術(shù)發(fā)展和成本下降的基礎(chǔ)上擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域、擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。預(yù)計(jì)到2025年，我國(guó)整體激光再制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到100億元。

面向2025年的重點(diǎn)發(fā)展方向?yàn)椋涸诩夹g(shù)層面重點(diǎn)發(fā)展激光復(fù)合再制造及其關(guān)鍵裝備、高速/超高速/寬帶激光再制造裝備與工藝、復(fù)雜形狀熱端部件高質(zhì)量激光增材再制造技術(shù)、激光再制造過程中的同步檢測(cè)與控制、惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的激光再制造技術(shù)；形成激光復(fù)合裝備制造業(yè)、修復(fù)服務(wù)業(yè)、修復(fù)專用粉材及絲材產(chǎn)業(yè)；激光再制造技術(shù)向多個(gè)領(lǐng)域及其零部件延伸，形成規(guī)模化的現(xiàn)場(chǎng)激光再制造服務(wù)行業(yè)。

（二）面向 2035年的發(fā)展目標(biāo)

制造業(yè)服務(wù)化已成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要方向，而激光再制造技術(shù)是回收再制造服務(wù)的重要支撐技術(shù)。為了支撐分布式的激光再制造服務(wù)體系，到2035年，激光再制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)為：智能化激光再制造技術(shù)趨于成熟，零部件激光修復(fù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)便捷操作；激光修復(fù)與再制造技術(shù)形成標(biāo)準(zhǔn)化體系；面向不同工業(yè)領(lǐng)域?qū)す庵悄苄迯?fù)技術(shù)的需求，形成成熟的激光再制造產(chǎn)業(yè)鏈。預(yù)計(jì)到2035年，我國(guó)激光再制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到500億元。

面向2035年的重點(diǎn)發(fā)展方向?yàn)椋涸诩夹g(shù)層面重點(diǎn)發(fā)展缺陷自動(dòng)識(shí)別與修復(fù)工藝智能規(guī)范技術(shù)、激光智能修復(fù)與再制造技術(shù)、激光再制造件壽命精確預(yù)測(cè)技術(shù)；形成激光再制造專用裝備、智能化控制系統(tǒng)及軟件、修復(fù)專用材料、再制造服務(wù)四大產(chǎn)業(yè)。

（三）面向2050年的發(fā)展目標(biāo)

人與自然和諧發(fā)展是人類文明發(fā)展的必由之路，隨著再生產(chǎn)品和循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的深入人心，再制造技術(shù)將走向普及化、家用化。到2050年，激光再制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)為：小型化激光快速修復(fù)裝備與配套工藝技術(shù)成熟；實(shí)現(xiàn)極端條件和環(huán)境下的激光再制造；以激光再制造為核心技術(shù)的制造服務(wù)在高端裝備業(yè)普及化。

面向2050年的重點(diǎn)發(fā)展方向?yàn)椋涸诩夹g(shù)層面重點(diǎn)發(fā)展細(xì)小損傷的精確監(jiān)測(cè)以及微觀組織層面的精密修復(fù)；深海、太空、兩極等極端環(huán)境下激光再制造；高端裝備銷售業(yè)轉(zhuǎn)型為高端裝備服務(wù)業(yè)并成為主流；激光再制造技術(shù)支撐再生產(chǎn)品和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的普及。

六、激光再制造技術(shù)發(fā)展建議

（一）加強(qiáng)戰(zhàn)略層面的積極引導(dǎo)

建議加大對(duì)激光再制造專用材料、核心裝備及部件等重點(diǎn)領(lǐng)域的財(cái)政支持力度。充分利用國(guó)家重大專項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等資金渠道，采用高校、科研院所、企業(yè)、用戶相結(jié)合的方式，在不斷推動(dòng)通用型設(shè)備及工藝發(fā)展的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)支持面向典型易損件的專用激光再制造裝備、材料及工藝的研發(fā)。

（二）建立激光增材再制造材料基因組體系

激光增材再制造技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)專用材料提出了更高的發(fā)展要求。由于專用材料的非平衡亞穩(wěn)態(tài)特性，與傳統(tǒng)材料相比，專用材料的設(shè)計(jì)與研發(fā)難度更大、周期更長(zhǎng)、過程也更復(fù)雜，傳統(tǒng)的方法已難以滿足現(xiàn)在的發(fā)展需要。因此，建議盡快建立具有自身特點(diǎn)的激光增材再制造材料基因組體系，提高專用材料的非平衡亞穩(wěn)態(tài)特性，并建立具有自身基因組高通量的計(jì)算依據(jù)及理論。

（三）加快建立完善標(biāo)準(zhǔn)化體系和高層次應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系

建議提高對(duì)激光再制造技術(shù)及產(chǎn)品的研發(fā)、檢驗(yàn)與認(rèn)證的能力，努力促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，建立完善的激光再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)體系。加強(qiáng)國(guó)際合作，積極對(duì)接國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，開展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立、轉(zhuǎn)化及完善工作。同時(shí)，聚焦我國(guó)在激光再制造領(lǐng)域?qū)ｉT人才和行業(yè)規(guī)范欠缺的情況，依托國(guó)家現(xiàn)有人才培養(yǎng)與引進(jìn)政策，不斷完善高層次應(yīng)用型人才的培養(yǎng)體系建設(shè)。

（四）加大應(yīng)用推廣力度，引導(dǎo)行業(yè)整合

建議將政府支持與各種行業(yè)資源相結(jié)合，加強(qiáng)我國(guó)激光再制造產(chǎn)業(yè)各分領(lǐng)域的聯(lián)系，拓寬產(chǎn)業(yè)與政府、產(chǎn)業(yè)鏈上下游、產(chǎn)業(yè)之間以及生產(chǎn)企業(yè)和用戶之間的對(duì)接通道，加快技術(shù)的推廣應(yīng)用。著重開展分層級(jí)、分領(lǐng)域的試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動(dòng)，點(diǎn)面結(jié)合，協(xié)同推進(jìn)，積極引導(dǎo)和促進(jìn)社會(huì)力量及地方政府的投入，共同推進(jìn)激光再制造技術(shù)的深度應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)激光再制造產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展。

（五）加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新，加快關(guān)鍵共性技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展

建議在激光再制造、全生命周期制造等領(lǐng)域建立國(guó)家級(jí)研發(fā)平臺(tái)，由高校、科研院所和骨干企業(yè)牽頭，打通產(chǎn)業(yè)鏈的上下游，形成完整的材料、裝備、工藝、檢測(cè)、應(yīng)用體系，加快對(duì)關(guān)鍵共性技術(shù)的攻關(guān)和創(chuàng)新發(fā)展。面向不同行業(yè)領(lǐng)域，設(shè)立各具特色的再制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、再制造產(chǎn)品評(píng)估與檢測(cè)中心以及協(xié)同創(chuàng)新中心等。

本文作者：姚喆赫、姚建華、向巧，本文選自中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2020年第3期