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為滿足極端載荷工況，航空發動機、飛機等武器裝備大量采用結構－功能一體化設計的復雜型腔構件，對傳統開模具以及去除式制造技術提出新挑戰。譬如，輕質點陣夾芯（見圖）、空間曲面多孔結構、封閉多流道等復雜構件采用傳統制造技術難以實現，而且研制任務重。如何實現新型航空設計的制造和打開其“設計束縛”的枷鎖，迫切需要根據3D數模無需模具、快速響應直接制造復雜結構件的增材制造技術。
根據材料在沉積時的不同狀態，金屬激光增材制造技術可以分為二大類：第一類，金屬材料在沉積過程中實時送入熔池，這類技術以激光近凈成形制造（LENS）、金屬直接沉積（DMD）技術為代表，由激光在沉積區域產生熔池并高速移動，材料以粉末或絲狀直接送入高溫熔池，熔化后逐層沉積，稱之為激光直接沉積增材成形技術，該技術只能成形出毛坯，然后依靠數控加工達到其凈尺寸；第二類，金屬粉末在沉積前預先鋪粉，這類技術以金屬直接激光燒結（DMLS）、選區激光熔化（SLM）為代表，粉末材料預先鋪展在沉積區域，其層厚一般為20～100μm，利用高亮度激光按照預先規劃的掃描路徑軌跡逐層熔化金屬粉末，直接凈成形出零件，稱之為激光精密增材成形技術。
激光精密增材成形技術原理，是一種基于離散堆積成形思想的先進增材制造技術，無需模具，通過把零件3D模型沿一定方向離散成一系列有序的微米量級薄層，以激光為熱源，根據每層輪廓信息逐層熔化金屬粉末，直接制造出任意復雜形狀的凈成形零件，特別適合曲面型腔、懸空薄壁以及變截面等復雜結構制造，無需數控加工，僅需熱處理和表面光整零件即可使用。該技術可解決復雜金屬構件的難加工、周期長等技術瓶頸，可制造出傳統方法無法加工的復雜零件，具有大幅減少制造工序、縮短生產周期、降低成本等特點。
激光精密增材成形技術的發展歷程從低熔點非金屬粉末燒結、低熔點包覆高熔點粉末燒結、高熔點粉末直接熔化成形等階段。由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的Carl R.Deckard在1986年最早申請專利，1988年研制成功了第一臺激光增材制造設備，由DTM公司將其商業化，推出SLS Model125成形機，推出了Sintersation系列成形機。隨后德國、英國、中國等國家成立一批激光粉末燒結公司，推出各自的燒結設備。
21世紀之前，激光精密增材成形主要用于蠟模、砂模等制造，為精密鑄造提供模型；為成形金屬零件，早期采用低熔點金屬或有機黏結材料包覆金屬材料，在加工過程中，低熔點材料熔化或部分熔化，但熔點較高的金屬材料并不熔化，而是被熔化或部分熔化的低熔點材料包覆黏結在一起，從而形成類似于粉末冶金燒結坯件一樣的原型。這種原型表面粗糙，疏松多孔，力學性能差，常常還需要經過高溫重熔或滲金屬填補孔隙等后處理以后才能使用。由于受CO2激光、YAG激光束流品質限制，前期金屬激光精密增材成形致密度較差，難以滿足復雜薄壁結構制造需求。
隨著高亮度光纖激光出現，國外金屬激光精密增材成形技術發展突飛猛進。近幾年來，英國、德國、法國、美國、瑞典等國外發達國家先后開發GH4169、AlSi10Mg、CoCr、TC4等合金金屬復雜結構的激光精密增成形設備，并開展應用基礎研究。國外著名羅羅、GE、普惠、MTU、波音、EADS、空客等航空航天武器裝備已利用此技術開發商業化的金屬零部件。
中航工業制造所激光增材制造專業建立上世紀90年代后期，最初主要開展有機材料和覆膜陶瓷的激光快速原型技術研究。進入21世紀，尤其是“十一五”以來，激光增材制造技術獲得了長足發展，研究團隊不斷發展壯大，重點突破了金屬零件激光精密增材成形技術和裝備研究。面對激光精密增材成形過程粉末球化、零件變形、設備故障、工藝不穩定等各種技術難題，激光增材成形團隊針對各個難題分析其原因，抓住主要因素，從材料、軟件、設備和工藝方面采取措施，歷經磨難，堅韌不拔，研制出國內最大的激光精密增材成形的空間曲面多孔金屬件。該團隊幾乎從零開始，突破了原材料、成形工藝、后續熱處理、表面處理等零件整個研制工序，與設計單位共同編制和制定了金屬零件的激光精密增材成形的材料和制件技術條件以及相關工藝規程和規范，為該技術在型號產品上應用奠定了堅實基礎。
激光精密增材成形為解決復雜金屬件制造瓶頸提供一種新方法。譬如，多孔結構件曾采用電加工、數控切削等多種傳統制造技術進行試制，無法滿足設計要求，已成為制約研制進程的制造技術瓶頸。針對該零件制造技術難題，中航工業制造所一邊解決激光選區熔化成形設備關鍵難題，一邊解決軟件、材料和工藝等方面關鍵技術難題，建立國內最大的金屬激光精密增材制造平臺，解決了制約型號研制進程的制造技術瓶頸。激光精密增材成形技術打開了“航空設計”受制造束縛的枷鎖。
產品創新是我國制造行業可持續發展的基礎，而精密增材成形技術對新產品的開發速度和質量將起到十分重要的作用。激光精密增材成形技術開創了一個嶄新的設計、制造概念。它以相對低的成本、高速造型、可修改性強的特點，獨特的工藝過程，為提高產品的設計質量、降低成本、縮短設計及制造周期，為將產品盡快推向市場提供了有效的方法，尤其適合于復雜形狀的零件。激光精密增材成形技術在航空航天、核工業、兵器等新型號研制、現役型號技術升級具有廣闊的應用前景，還可應用于電子器件、生物植入、能源等我國戰略新興產業領域，對加快我國產品升級換代、堅持自主創新和轉變經濟發展方式具有長遠戰略意義
來源：中國航空報