激光增材制造技術(shù)（激光3D打印）是一門(mén)融合了激光、計(jì)算機(jī)軟件、材料、機(jī)械、控制等多學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性、綜合性技術(shù)。采用離散化手段逐點(diǎn)或逐層“堆積”成型原理，依據(jù)產(chǎn)品三維CAD模型，快速“打印”出產(chǎn)品零件，徹底改變了傳統(tǒng)金屬零件，特別是高性能難加工、構(gòu)型復(fù)雜等金屬零件的加工模式。

激光增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域主要應(yīng)用是結(jié)構(gòu)和功能性金屬部件的快速制造，迄今為止發(fā)展比較成熟的工藝有激光熔化沉積技術(shù)和激光選區(qū)熔化技術(shù)。

依靠自身的技術(shù)特點(diǎn)，激光增材制造技術(shù)在航空航天工業(yè)制造中展現(xiàn)去了無(wú)與倫比的優(yōu)越性。美國(guó)和歐盟等國(guó)家開(kāi)始大力發(fā)展增材制造，以將其應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。2012年8月，美國(guó)增材制造創(chuàng)新研究所成立，聯(lián)合了賓夕法尼亞州、俄亥俄州和弗吉尼亞州的14所大學(xué)、40余家企業(yè)、11家非營(yíng)利機(jī)構(gòu)和專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)。歐洲航天局則于2013年10月公布了“驚奇”計(jì)劃，該計(jì)劃將匯集28家機(jī)構(gòu)來(lái)開(kāi)發(fā)新的金屬零部件，新部件要比常規(guī)部件更輕、更堅(jiān)固、更廉價(jià)，旨在“將增材制造帶入金屬時(shí)代”。此外，美國(guó)Boeing公司、LockheedMartin公司、GE航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司、Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和LosAlomos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、歐洲EADS公司、英國(guó)Rolls-Royce公司、法國(guó)SAFRAN公司、意大利AVIO公司、加拿大國(guó)家研究院、澳大利亞國(guó)家科學(xué)研究中心等大型公司和國(guó)家研究機(jī)構(gòu)都對(duì)增材制造在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)展了大量研究工作。

我國(guó)在金屬材料激光增材制造處于世界先進(jìn)水平，但是仍和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家存在一點(diǎn)的差距。西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)[15]等團(tuán)隊(duì)針對(duì)航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)件高性能、輕量化、整體化、精密成形技術(shù)的迫切需求，開(kāi)展了鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼和梯度材料激光增材制造工藝研究，突破結(jié)構(gòu)件的輕質(zhì)、高剛度、高強(qiáng)度、整體化成形，應(yīng)力變形與冶金質(zhì)量制，成形件組織性能優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。

隨著激光增材制造技術(shù)的發(fā)展，其在航空航天制造領(lǐng)域扮演著愈來(lái)愈重要的較色，但是要真正的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，還有很長(zhǎng)的路要走。航空航天工業(yè)制造工藝的特殊性對(duì)激光增材制造就是提出了更高的要求。

（1）更加深入的機(jī)理研究。激光金屬增材制造的物理、化學(xué)、力學(xué)和材料冶金現(xiàn)象極其復(fù)雜，技術(shù)難度很大，國(guó)內(nèi)外對(duì)金屬零件激光增材成形內(nèi)部組織形成規(guī)律和內(nèi)部缺陷形成機(jī)理、零件內(nèi)應(yīng)力演化規(guī)律及變形開(kāi)裂行為等關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題缺乏深入的認(rèn)識(shí)和研究。

（2）優(yōu)化的工藝保證更高的加工質(zhì)量。航空航天工業(yè)高工藝要求對(duì)激光增材制造技術(shù)提出更大的挑戰(zhàn)。需要擴(kuò)大材料體系、突破零件尺寸來(lái)擴(kuò)大激光增材技術(shù)的適用范圍，開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)、優(yōu)化設(shè)備和工藝參數(shù)來(lái)提高加工精度及表面質(zhì)量。

（3）質(zhì)量檢測(cè)新手段和新的加工標(biāo)準(zhǔn)的建立。由于激光增材成形零部件往往形狀非常復(fù)雜，而且在制造的時(shí)候是一體式一次制造完成的。因此使用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)試而不對(duì)部件造成影響是很困難的，新的檢測(cè)手段必然會(huì)引起加工標(biāo)準(zhǔn)的變革。

（4）更優(yōu)化的軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)支持。增材制造成形路徑的規(guī)劃、支撐添加以及數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)支持對(duì)加工質(zhì)量和成形效率有著決定性的影響。

（5）激光增材制造技術(shù)和傳統(tǒng)加工技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。將增材制造技術(shù)成形復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)、直接近凈成形的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)制造技術(shù)高效率、低成本、高精度、優(yōu)良的表面質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，形成最佳的制造策略。

激光增材制造是一個(gè)涉及激光、機(jī)械、數(shù)控、材料等的多學(xué)科交叉新技術(shù)，并且發(fā)展時(shí)間很短，相對(duì)于鑄、鍛、焊、粉末冶金、機(jī)械加工等傳統(tǒng)的制造技術(shù)而言，其技術(shù)成熟度還有顯著差距，需要開(kāi)展系統(tǒng)深入的基礎(chǔ)研究和工程化研究工作。此外，多團(tuán)隊(duì)的精誠(chéng)合作也是保障增材制造得以進(jìn)一步發(fā)展的基石，以利于增材制造在航空領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

高速、高機(jī)動(dòng)性、長(zhǎng)續(xù)航能力、安全高效低成本運(yùn)行等苛刻服役條件對(duì)飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料和制造提出了更高要求。增材制造讓飛行器輕量化、整體化、長(zhǎng)壽命、高可靠性、結(jié)構(gòu)功能一體化以及低成本運(yùn)行成為可能，而航空航天領(lǐng)域則讓增材制造插上了騰飛的翅膀！

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