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激光增材制造(Laser Additive Manufacturing，LAM)技術(shù)是近20年來信息技術(shù)、新材料技術(shù)與制造技術(shù)多學(xué)科融合發(fā)展的先進(jìn)制造技術(shù)。增材制造依據(jù)CAD數(shù)據(jù)逐層累加材料的方法制造實(shí)體零件，其制造原理是材料逐點(diǎn)累積形成面，逐面累積成為體。這一成形原理給制造技術(shù)從傳統(tǒng)的宏觀外形制造向宏微結(jié)構(gòu)一體化制造發(fā)展提供了新契機(jī)。激光增材制造（LAM）系統(tǒng)由五個(gè)子系統(tǒng)組成：（1）激光加熱系統(tǒng)；（2）工作臺(tái)及數(shù)控系統(tǒng)；（3）同軸供粉系統(tǒng)；（4）惰性氣體保護(hù)箱（手套箱）；（5）循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。 激光增材制造的產(chǎn)品和零件可以不受形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及尺寸大小的限制。擺脫了傳統(tǒng)“去除”加工法的局限性，可以生產(chǎn)傳統(tǒng)方法難以加工或不能加工的形狀復(fù)雜的零件。可成形材料有碳鋼、不銹鋼、高溫合金、鈦合金、銅合金、復(fù)合陶瓷等。可廣泛應(yīng)用于航空航天、人工假體、國防工業(yè)和機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品的制造。

激光金屬直接制造( LMDM)技術(shù)是快速成形技術(shù)與激光熔覆技術(shù)結(jié)合集成的先進(jìn)制造技術(shù)之一。一個(gè)三維零件圖，通過激光熔化同軸送粉噴嘴輸送的金屬粉末，在基材上逐層累加直接形成具有優(yōu)良機(jī)械性能的金屬零件。激光金屬直接制造(LMDM)系統(tǒng)由五個(gè)子系統(tǒng)組成：(1)激光加熱系統(tǒng)；(2)工作臺(tái)及數(shù)控系統(tǒng)；(3)同軸供粉系統(tǒng)；(4)惰性氣體保護(hù)箱（手套箱）；(5)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。I000WNd:YAG激光器，既可連續(xù)輸出又可脈沖輸出激光，輸出功率：1000W；波長：1064nm；峰值功率：2000W；頻率100～1000Hz（連續(xù)、正弦、方波）；光斑直徑：0.50～1.00mm。

基于粉床熔融形式的SLM技術(shù)可以視為一種新型、高效、清潔的粉末冶金工藝，利用激光快速凝固的特點(diǎn)，更容易實(shí)現(xiàn)摻雜增強(qiáng)金屬基材料、梯度復(fù)合金屬基材料的制備。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 金屬激光選區(qū)熔化增材制造技術(shù)適合加工具有“小批量”、“定制式”、“形狀復(fù)雜”特征的零件，與航空航天、生物醫(yī)療領(lǐng)域的零部件、器械的制作需求有很高的契合度。作為一種典型的激光增材制造工藝，激光選區(qū)熔化具有更高的成形分辨率和更低的使用門檻，可以實(shí)現(xiàn)高精度復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件快速制造。此外，基于粉床熔融形式的SLM技術(shù)可以視為一種新型、高效、清潔的粉末冶金工藝，利用激光快速凝固的特點(diǎn)，更容易實(shí)現(xiàn)摻雜增強(qiáng)金屬基材料、梯度復(fù)合金屬基材料的制備。 三、主要技術(shù)指標(biāo) 1.激光器功率高達(dá)800W，預(yù)熱溫度達(dá)300℃，氧含量低至20 ppm； 2.多尺寸（160×160 mm，120×120 mm ，ø100 mm）成型缸任意切換； 3.雙循環(huán)凈化系統(tǒng)，保證工作腔的清潔。 四、知識(shí)產(chǎn)權(quán) 1.一種用于直接制造金屬骨科植入物的激光選區(qū)熔化專用設(shè)備，專利號(hào)：201610341144.2 2.3D打印機(jī)鋪粉機(jī)構(gòu)及其打印方法，申請(qǐng)?zhí)枺?01811095024.4 3.一種適用于選區(qū)熔化成形的送粉鋪粉裝置，專利號(hào)：201820036929.3 4.一種3D打印機(jī)鋪粉粉末回收裝置，申請(qǐng)?zhí)枺?01811115016.1 五、成果圖片  圖1 激光選區(qū)熔化設(shè)備SLM RAP-Ⅳ樣機(jī)（自研）   圖2 小尺寸圓缸打印試驗(yàn)樣件

激光智能增材制造系統(tǒng)是將激光3D打印系統(tǒng)與激光制造仿真物理模型，CAD、CAE、CAPP、CAM技術(shù)，高精度多種在線控制系統(tǒng)相結(jié)合的下一代增材制造設(shè)備。該系統(tǒng)可根據(jù)三維模型特征優(yōu)化加工路徑；可根據(jù)工件材質(zhì)和性能要求，通過模擬程序得到優(yōu)化加工參數(shù)；在制造過程中，可通過尺寸掃描測(cè)量，實(shí)時(shí)調(diào)整加工量；通過溫度、圖像、等離子光譜等傳感器在線采集特征信息，實(shí)時(shí)調(diào)整加工參數(shù)；制造完成后，可給出熱處理參數(shù)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能。系統(tǒng)整體智能化程度高，集成度高，在實(shí)現(xiàn)激光金屬3D打印的同時(shí)，可大幅提高打印工件的尺寸精度和機(jī)械性能。該技術(shù)適用于復(fù)雜高性能產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、核心工件再制造、航空裝備、核電裝備、軌道交通裝備、海洋工程裝備等高端制造領(lǐng)域，還可用于模具精準(zhǔn)修復(fù)。

面向高端裝備發(fā)展對(duì)先進(jìn)激光焊接技術(shù)的迫切需求，圍繞大型薄壁關(guān)鍵構(gòu)件激光焊接制造過程中的     重大科學(xué)技術(shù)問題展開研究，突破了大型薄壁構(gòu)件激光焊接的關(guān)鍵共性技術(shù)，解決了大型薄壁構(gòu)件激光 焊接過程穩(wěn)定性、質(zhì)量一致性和可靠性難題，開發(fā)出關(guān)鍵功能部件和成套技術(shù)裝備，構(gòu)建了大型薄壁構(gòu)  件激光焊接制造理論和技術(shù)體系，顯著提升了我國高端裝備制造的自主創(chuàng)新能力和技術(shù)水平。項(xiàng)目成果 獲中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)，北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)。

1.剛?cè)狁詈线\(yùn)動(dòng)平臺(tái)：將平臺(tái)設(shè)計(jì)成剛性框架和工作平臺(tái)兩部分，兩者之間由柔性鉸鏈連接，巧妙地結(jié)合了機(jī)械導(dǎo)軌直驅(qū)平臺(tái)的大行程、高速度和柔性鉸鏈無摩擦的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低成本，更高速，高精度的運(yùn)動(dòng)。 2.自抗擾控制算法：目前，大部分工業(yè)產(chǎn)品依舊使用傳統(tǒng)的PID控制，由于剛?cè)狁詈掀脚_(tái)引入了柔性鉸鏈，降低了系統(tǒng)的固有頻率，這就限制了PID的控制帶寬。因此，采用

本成果以飛秒激光作為加工光源，研究飛秒激光束流作用下材料表面微結(jié)構(gòu)及彩色視覺效果形成機(jī)制，建立飛秒激光彩色微條紋制備理論模型；協(xié)同攻克高精度光機(jī)電多軸協(xié)調(diào)控制技術(shù)、三維動(dòng)態(tài)掃描振鏡及控制技術(shù)、激光參量監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性控制等關(guān)鍵技術(shù)，形成超快飛秒激光彩色微條紋制備工藝數(shù)據(jù)庫，集成開發(fā)精密制造裝備。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 飛秒激光金屬表面彩色微條紋全息精密制造裝備開發(fā)，突破金屬表面各類微條紋結(jié)構(gòu)精密加工需求，實(shí)現(xiàn)視覺上多層次、多區(qū)域幻彩效果顯示；相較于傳統(tǒng)顏料制備彩色條紋，采用激光制備技術(shù)的金屬表面彩色視覺效果依賴于表面微納米結(jié)構(gòu)，不會(huì)因金屬表面氧化改變顯示效果，也不存在掉色等現(xiàn)象，更具有使用價(jià)值，非常適用于3C、金屬模具加工、紀(jì)念幣、珠寶制造以及特殊信息存儲(chǔ)和防偽等領(lǐng)域。 本成果以飛秒激光作為加工光源，研究飛秒激光束流作用下材料表面微結(jié)構(gòu)及彩色視覺效果形成機(jī)制，建立飛秒激光彩色微條紋制備理論模型；協(xié)同攻克高精度光機(jī)電多軸協(xié)調(diào)控制技術(shù)、三維動(dòng)態(tài)掃描振鏡及控制技術(shù)、激光參量監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性控制等關(guān)鍵技術(shù)，形成超快飛秒激光彩色微條紋制備工藝數(shù)據(jù)庫，集成開發(fā)精密制造裝備。技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在： （1）采用高精密電機(jī)控制偏振態(tài)鏡片旋轉(zhuǎn)掃描裝置，同步實(shí)現(xiàn)激光加工參數(shù)、光束角度線偏振與圓偏振鏡片精密偏擺控制，突破光束偏振態(tài)多維調(diào)控，形成精密激光加工工藝數(shù)據(jù)庫； （2）配套國產(chǎn)飛秒激光器，由激光器性能優(yōu)化角度改善激光加工效果，于激光器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制，減少外部控制環(huán)節(jié)； （3）基于自主開發(fā)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)到控制系統(tǒng)集成，簡化操作以提高加工效率；滿足根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)特定功能開發(fā)。