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行业领域

新材料技术

需求背景

目前国内许多大型设备的零部件的制造主要采用传统铸造、机械加工、激光焊接、超塑成形/扩散连接焊等工艺进行制备，然而以上制备工艺存在加工时间长，材料利用率低，激光焊接后变形大，焊接性能较低、止焊剂涂敷困难等问题。3D打印技术，又称增材制造技术，与传统制造方法相比，具有工艺流程短，复杂形状产品制造能力强，材料利用率高，适应性好等优点,为高性能复杂结构件研制提供了重要技术解决途径。

选区激光熔化成型技术是众多增材制造技术中最被看好的一种，从被提出开始用于金属零件的制造到现在经过几十年的发展，已经被广泛的用于钴基合金、高温合金、镍基合金、钛合金等多种材料的加工，应用的领域也已经从工业制造扩大到航空航天和生物医疗等高精技术行业。

本项目以高性能复杂形状结构件为研究对象，通过基于三维点阵的复杂轻量化设计、激光选区熔化成形典型工艺验证技术、激光选区熔化成形控制技术、后处理多余物控制与检测评价技术研究，实现基于三维点阵的高性能复杂结构件激光选区熔化精密成形。

需解决的主要技术难题

本项目针对复杂结构件的激光选区熔化精密成形技术应用需求，主要研究内容及关键核心技术有：

（一）基于三维点阵的复杂结构件轻量化设计技术

1.复杂结构件壁厚尺寸优化设计；

2.复杂结构件内部腔体三维点阵化设计。

（二）激光选区熔化成形工艺控制与复杂结构件整体构件成形技术研究

1.复杂结构件典型特征工艺验证技术；

（1）复杂结构件底部支架的典型薄板+点阵结构成形工艺验证技术研究；

（2）复杂结构件的典型分支结构成形工艺验证技术研究。

2.激光选区熔化成形过程中的精度控制技术；

3.激光选区熔化成形性能控制技术；

4.复杂结构件整体构件激光选区熔化成形技术。

（三）后处理多余物控制与检测评价技术研究

1.激光选区熔化成形后的热处理工艺技术；

2.高频超声波多余物控制技术研究；

3.基于数字射线的蒙皮+三维点阵质量检测与评价技术。

期望实现的主要技术目标

激光选区熔化成形技术指标：

1. 结构件结构优化设计后的重量较优化前减轻30%；

2. 结构件非加工面的表面粗糙度优于Ra6.3；

3. 结构件壁厚尺寸满足公差±0.1mm要求；

4. 内部三维点阵杆径尺寸公差0-0.1mm；

5. 激光选区熔化成形复杂结构件的抗拉强度不低于同种材料铸件性能，例如钛合金结构件的抗拉强度不小于900MPa；

6. 复杂内部质量满足相关要求。

需求解析

解析单位：山西省吕梁市 解析时间：2022-10-27

马忠诚

中国建材集团有限公司

科技管理部高级经理

综合评价

需求很明确，属于行业共性攻关技术。相关技术的开发，对增材制造行业技术储备、创新引领方面，均意义深远，前景广阔。相关企业也可始终保持技术引领，掌握市场话语权。

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处理进度