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“增材制造與激光制造”重點專項2016年度項目申報  本專項總體目標(biāo)是：突破增材制造與激光制造的基礎(chǔ)理論，取得原創(chuàng)性技術(shù)成果，超前部署研發(fā)下一代技術(shù)；攻克增材制造的核心元器件和關(guān)鍵工藝技術(shù)，研制相關(guān)重點工藝裝備；突破激光制造中的關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)高可靠長壽命激光器核心功能部件、國產(chǎn)先進激光器，研制高端激光制造工藝裝備；到2020年，基本形成我國增材制造與激光制造的技術(shù)創(chuàng)新體系與產(chǎn)業(yè)體系互動發(fā)展的良好局面，促進傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，支撐我國高端制造業(yè)發(fā)展。 本專項按照“圍繞產(chǎn)業(yè)鏈，部署創(chuàng)新鏈”的要求，圍繞增材制造與激光制造的基礎(chǔ)理論與前沿技術(shù)、關(guān)鍵工藝與裝備、創(chuàng)新應(yīng)用與示范設(shè)置任務(wù)。 按照突出重點、分步實施的原則，2016年首批在增材制造與激光制造2個方向上啟動29個項目。 1．增材制造 1.1高性能金屬結(jié)構(gòu)件激光增材制造控形控性研究（基礎(chǔ)前沿類） 研究內(nèi)容：針對激光熔覆沉積大型金屬結(jié)構(gòu)件和激光選區(qū)熔化成形復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)件，研究激光/金屬熱交互作用及熔池冶金動力學(xué)行為和超高溫移動熔池非平衡凝固行為，揭示增材制造構(gòu)件成形的幾何特征和沉積態(tài)組織形成規(guī)律；研究成形過程的應(yīng)力應(yīng)變和變形開裂規(guī)律，提出預(yù)防變形開裂的工藝準(zhǔn)則；研究增材制造過程及后續(xù)熱處理過程材料組織形成規(guī)律，形成優(yōu)化的熱處理制度；研究增材制造工藝條件下合金成分與材料組織和性能的關(guān)系，形成增材制造專用合金的設(shè)計原則；研究金屬結(jié)構(gòu)件增材制造的質(zhì)量控制與評價方法，形成質(zhì)量評價規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。 考核指標(biāo)：熔覆沉積成形結(jié)構(gòu)件最大方向成形尺寸≥3m，變形量≤0.5mm/100mm；選區(qū)熔化成形構(gòu)件最大方向成形尺寸≥400mm，變形量≤0.2mm/100mm；成形結(jié)構(gòu)件的綜合力學(xué)性能接近或相當(dāng)于同種金屬合金的鍛件水平；成形構(gòu)件實現(xiàn)工程試用。 實施年限：5年 擬支持項目數(shù)：2項 有關(guān)說明：優(yōu)先支持緊密圍繞國家重大工程應(yīng)用需求的產(chǎn)學(xué)研合作研究。 1.2高效高精度激光增材制造熔覆噴頭的研發(fā)（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類） 研究內(nèi)容：研究送粉式激光增材制造噴頭的粉末輸送特性、影響因素以及粉末輸送質(zhì)量的評價方法，提出高效、高精度制造的粉末輸送與增材制造工藝的匹配原則；研究送粉激光增材制造熔覆噴頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法，包括模塊化設(shè)計、送粉通道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、水冷結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計；研究噴頭工作距離自動調(diào)控裝置及噴頭工作距離變化條件下的工藝技術(shù)。 考核指標(biāo)：匹配激光器功率范圍100~20000W，連續(xù)開光熔覆時間≥8h，溫升≤200℃，可自動調(diào)節(jié)工作距離處的光斑直徑。 實施年限：5年 擬支持項目數(shù)：1-2項 1.3高性能大型金屬結(jié)構(gòu)件激光同步送粉增材制造工藝與裝備（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類） 研究內(nèi)容：分層處理、路徑規(guī)劃及工藝過程等全流程控制軟件；高效高精度增材制造工藝特性及精度和效率匹配控制策略；防污染、防反射光路設(shè)計，長程高精度多路粉體同步送進技術(shù)及增材制造過程氣氛控制技術(shù)；成形過程實時可視監(jiān)控技術(shù)與成形質(zhì)量參數(shù)的特征辨識與智能處理技術(shù)；大跨度高精度激光束/數(shù)控工作臺或機器手的聯(lián)合運動控制技術(shù)。研制高性能大型金屬構(gòu)件激光同步送粉高效高精度增材制造工藝裝備，在開展工藝試驗基礎(chǔ)上，形成工藝數(shù)據(jù)庫以及工藝、裝備、制件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 考核指標(biāo)：裝備最大成形尺寸≥3500mm，成形效率≥450cm3/h（以Ti-6Al-4V合金沉積為參考），連續(xù)工作時間≥240h。 實施年限：5年 擬支持項目數(shù)：2項 有關(guān)說明：企業(yè)牽頭，優(yōu)先支持緊密圍繞國家重大工程應(yīng)用需求的產(chǎn)學(xué)研合作研究。 1.4粉末床激光選區(qū)熔化增材制造工藝與裝備（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類） 研究內(nèi)容：高精度成形的裝備設(shè)計原理與實現(xiàn)方法（包括成形平臺定位精度、光斑定位精度、粉末預(yù)熱溫度的設(shè)計與控制方法等）；高效率成形的裝備設(shè)計原理與實現(xiàn)方法（包括多激光束、多振鏡的應(yīng)用，更高效的鋪粉方式等）；先進成形軟件設(shè)計（包括分層厚度、填充策略等）；裝備運行的高穩(wěn)定性和可靠性設(shè)計與制造；高可靠性氣氛控制；制造過程的溫度、幾何、氣氛等參數(shù)的實時監(jiān)測、診斷與智能處理；研制相應(yīng)的成形裝備，在工程中開展試用，建立相關(guān)裝備的工藝數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 考核指標(biāo)：（1）高穩(wěn)定性粉末床激光選區(qū)熔化增材制造工藝與裝備的指標(biāo)：支持鈦合金、高強合金鋼、高強鋁合金、高溫合金等4類金屬材料復(fù)雜構(gòu)件的高精度成形；單激光器成形效率≥45cm3/h（以鈦合金為參考）；成形尺寸范圍≥250mm×250mm ×350mm；成形幾何精度≤±50μm，表面粗糙度≤Ra6（以成形標(biāo)準(zhǔn)試塊為參考）；裝備的無故障運行時間≥2000h。（2）大尺寸粉末床激光選區(qū)熔化增材制造工藝與裝備：支持鈦合金、高強合金鋼、高強鋁合金、高溫合金等4類金屬復(fù)雜構(gòu)件的高效率成形；制造效率達到≥120cm3/h（以鈦合金為參考）；成形尺寸范圍≥500mm×500mm ×500mm；成形幾何精度≤±100μm，表面粗糙度≤Ra12（以成形標(biāo)準(zhǔn)試塊為參考）；裝備的無故障運行時間≥500h。 實施年限：5年 擬支持項目數(shù)：2項 |
