增材制造与激光制造

《增材制造与激光制造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《增材制造与激光制造（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、附件6增材制造与激光制造重点专项2018年度项目申报指南建议为落实国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006- 2020 年)和中国制造2025等提出的任务，国家重点研发计划启 动实施“增材制造与激光制造”重点专项。根据本专项实施方案 的部署，现提出2018年度项目申报指南建议。本重点专项总体目标是：突破增材制造与激光制造的基础 理论， 取得原创性技术成果，超前部署研发下一代技术；攻克增材制造 的核心元器件和关键工艺技术，研制相关重点工艺装备；突破激 光制造中的关键技术，研发高可靠长寿命激 光器核心功能部件、 国产先进激光器，研制高端激光制造工艺装备；并实现产业化应 用示范；到2020年，基

2、本形成我国增材制造与激光制造的技术创 新体系与产业体系互动发展的良好局面，促进传统制造业转型升 级，支撑我国高端制造业发展。本重点专项按照“围绕产业链，部署创新链”的要求，从增材制 造与激光制造的基础理论与前沿技术、关键工艺与装备、创新应 用与示范三个层次，围绕增材制造与激光制造两个方向，共部署10个重点研究任务。专项实施周期为5年(2016 - 2020 年)o1.增材制造1.1基于增材制造的智能仿生结构设计技术（基础前沿类）研究 内容：探索形状记忆材料增材制造新原理和新工艺，形成与制造 工艺匹配的改性技术和专用材料；研究形状记忆材料增材制造结 构的智能变形行为，揭示从成形材料组织、性能、功

3、能到制品行 为的映射规律；发展基于形状记忆材料增材制造的智能仿生结构 设计技术，在满足系统轻量化、功能融合等要求下，实现包括精 确智能变形在内的功能和效能 提升；以生物医疗、航空航天 汽 车等领域的复杂结构及传感器或作动器等为目标开展功能应用验 证。考核指标：形状记忆材料在增材制造工艺中功能参数损失不超过5%,非金属成形结构可调变形量不小于40%,金属结构可调变形量不小于% ；系统体积降低50%以上，智能形变效能提升15%以上。1-2大功率高精度数字式扫描电子枪系统（重大共性关键技术类）研究内容：面向金属粉末床增材制造工艺需求，提升电子枪的使 用寿命，研发电子加速与束流强度的精确控制技术，提高

4、电源的 可靠性和加速电压的稳定性；研究适于选区熔化的电子光学设计 及高精度数字式扫描系统，提高束斑质量和扫描精度；研发阵列 式电子枪系统，扩大电子束精确扫描的范围；研发电子枪运行状 态的监控和自诊断 自恢复技术，提高其运行的可靠性。考核指标：单电子枪功率不小于3kW,最小束斑直径200 ym;扫描范围不小于400mm yOOmm,精度优于100 51；电子枪 系统无故障工作时间大于200小时；在电子束增材制造装备中得到应用验证。1.3面向增材制造的模型处理以及工艺规划软件系统（重大 共性关键技术类）研究内容：适用于各种增材制造技术的普适性数字模型处理方 法；针对数字模型的高效切片算法；增材制造

5、典型结构件的高效 路径规划算法；工艺仿真优化工具软件。考核指标：建立普适性的模型处理软件，可自动生成不少 于5种 工艺支撑和不少于5种点阵结构；GB级数字模型切 片时间不大于30分钟；适用于3种以上主流增材制造工艺的高效路径规划算 法，能够自动识别增材制造模型工艺特征不少于5种，GB级数字 模型自动工艺路径规划时间不大于1小时；开发不少于三种以上主流增材制造工艺（包括金属和 非金 属）的仿真优化工具软件。仁4高负载旋转件增材制造技术与装备（重大共性关键技术类）研究内容：针对动力、能源等领域的叶片、叶盘、叶轮等高负载（高转速与高温）旋转件的增材制造需求，研究：基于增材制造 的旋转件结构优化设计方

6、法；旋转件增材制造工艺特性及组织和 性能调控技术；高预热温度激光选区熔化增材制造装备；增材制 造旋转件后续热处理、精整加工、检测 与综合评价技术。考核指标：增材制造旋转件综合力学性能（包括疲劳、断裂韧性和高温蠕变性能）满足相关产品设计要求，中低温旋转件性能与 锻件性能相当，高温转动件性能不低于铸件；粉末床预热温度达 到600 C以上的激光选区熔化增材制造装备；建立相关的结构设计、增材制造工艺、检测与评价体系及标 准与规范。1.5微纳结构增材制造工艺与装备（重大共性关键技术类）研究内容：研究复杂三维微纳结构增材制造新原理和新工艺，研 发与微纳结构增材制造工艺匹配的成形材料体系，实现功能化的 微纳

7、结构与宏观结构同步制造，开发微纳增材制造装备样机；以 微机电系统、传感器、微纳光学，精密医疗器件等为应用对象，开展器件制造应用实验,形成具有重大应用前景的新型功能器件原型，实现具有微纳特征的三维结构与功能一体化制造。考核指标：层厚精度优于2ym,表面粗糙度Ra优于300nm:制造范 围不小于100x100X50mm ;实验应用器件不少于5类；形成材料 工艺、装备等规范或标准。1.6可降解个性化植入物的增材制造技术与装备（重大共性关键技术类）研究内容：可降解生物材料的增材制造设备 工艺与植入物个性 化设计软件；与增材制造工艺匹配的可降解材料；个性化可降解 医学植入物设计原理、增材制造和临床试验应

8、用研究。考核指标：设备加工尺寸不小于 300 300 300mm，制作精度不低于0. 05mm;满足制造工艺的可降解材料5种以上，制作过程满足植入物安全规范，产品通过安全性评价，符合外科 植入物国家/行业标准；植入物降解后达到组织的功能再生，临床 试验40例以上。1.7多细胞精准3D打印技术与装备（重大共性关键技术类）研究内容：多细胞体系的3D打印设备和细胞存活维持系统；细胞与基质材料一体化的生物打印墨水体系；以复杂人 体组 织和器官为对象的药物模型和动物试验研究。考核指标：设备加工尺寸不小于300 300 200mm,保证85%以上 细胞存活不小于10天；满足打印工艺的细胞材料（生 物墨水）

9、10 种以上，材料与设备达到生物安全标准，药物和 动物实验各20例 以上；建立多组织与器官的打印工艺规范，满足国家生物医学安 全相关规范或标准。1.高性能聚合物材料医疗植入物增材制造技术（重大共性关键技术类）研究内容：聚醸醸酮等高性能聚合物材料医疗植入物增材制造技 术；适用医疗植入要求的聚合物材料增材制造材料体 系；增材制 造聚合物医疗植入物临床试验应用。考核指标：制作精度优于0. 05mm,达到医疗植入标准的聚合物 材料（粉料或线材）4种以上；制件拉伸力学性能不低于90MPa, 产品通过安全性评价，符合外科植入物国家/行业标准，完成动物实验；临床试验 40例以上。1.9移动式增材修复与再制造

10、技术与装备（重大共性关键技术类）研究内容：针对交通 动力、能源、石化等大型高价值装备的快 速现场维修需求，研究：现场增材修复与再制造工艺与装备；针 对现场增材修复与再制造的快速三维测量、数模 分析、成形策 略 数模分层及路径规划软件；零件现场可修复性与再制造性的 定性和定量评价方法；适用于现场增材制造维修的集约化材料设 计；现场热处理及后续加工策略；修复件无损检测与服役寿命预 测，以及性能评价和考核。考核指标：移动式增材修复与再制造装备功率不大于20kW,沉积效率不小于150cm3/h （以钛合金为参考），可修 复零 件尺寸不小于3m ；工艺装备满足陆运、海运、空运等运输条件 和现场作业的环境

11、要求，运输到工作地点后工作准备时间小于 0. 5h;集约化材料修复和再制造后综合力学性能不低于原件性能的 80% ；建立现场增材修复与再制造的标准与规范，在国家重大工 程中应用。1.10增材制造件后续电化学精整加工的整体制造策略与工艺技 术（重大共性关键技术类）研究内容：针对现有金属增材制造技术难以同时兼顾高效率和高 精度制造的瓶颈问题，研究兼备高效率和高精度的增材制造与电 化学精整加工的整体最佳制造策略与工艺技术，建立增材制造金 属零件结构特征 材料组织、应力状态与电 化学精整加工的工艺匹配关系。考核指标：最终制造件单方向尺寸不小于500mm,尺寸精度优于） .05mm,表面粗糙度优于Ra

12、1.6 51同等加工精度 条件下整体制造效率较采用铳削方法精整加工提高3倍以上（以鎳基高温合金为参考）；具备成形加工空间曲面、凸台、孑L 等复杂结构的能力；建立相关的标准与规范，实现钛合金、高温 合金等典型产品在国家重大工程中应用。1.行在传统制造结构件上增材制造精细结构（重大共性关键技 术类）研究内容：针对现有金属增材制造技术难以兼顾高效率和低成本 制造的瓶颈问题，研究：在锻件上增材制造局部精细 结构；在机 械加工件上增材制造局部精细结构；在铸件上增材制造局部精细 结构。考核指标：可在包括鎳基高温合金、钛合金 铝合金和钢 类合金 的传统制造结构件上增材制造精细结构；复合制造的整体结构件 不低

13、于原件的综合力学性能；较传统制造方法效率提升一倍，成 本降低30%以上；建立相关的工艺数据库和标准与规范。仁12金属增材制造的高频超声检测技术与装备（重大共性关键 技术类）研究内容：不同时、空调制下，超声激励方法在金属增材制件中 激发超声的作用机理和规律；增材制造的材料组织 冶金缺陷、 应力状态与高频超声的相互作用规律、数据分析与特征提取方 法；高抗干扰性的在线及离线的非接触式高频超声测量方法与装 备技术。考核指标：研制出可对增材制造过程实时在线检测及对增材制造完成后的结构件进行检测的非接触式高频超声检测装备和数据处理软件，实现对钛合金、合金钢、铝合金、高 温合金等材 料增材制造件的在线及离线

14、无损检测；检测盲区 5mm/s可检测晶粒度50卩贝建立金属増材制造构件高频超声 检测的规范和标准。1. 13基于Web环境的消费级3D打印在线处理服务技术应用示范（应用示范类）研究内容：针对消费级3D打印应用的并发性高、价格敏感性 高、个性化要求高以及用户专业化程度低的特点，研究：基于Web 的轻量化在线建模技术；超大规模三维数据并行处理技术；个人 消费级的3D打印物体精准彩色上色技术。考核指标：建模软件可在iOS、安卓、Windows等用户终 端上运 行，支持200人并发；支持总量10亿级面片的超大 规模三维模 型的并行生成、切片；三维物体上色表面误差 2mm实现项目研发技术在创新创意产业的

15、应用示范，软件销售2000套以上。1.14高强铝合金增材制造技术在大型客机制造中的应用示范（应用示范类）研究内容：针对国产大型客机高强铝合金结构件，研究: 基于增材制造工艺的大型客机结构件优化设计方法；批量化增材制造的工艺稳定性和性能评价；基于增材制造工艺的专用高强铝合金设计许用值；民机适航条款符合性验证方法以及可靠性评价 工艺-检测-评价”全流程技术体系。方法；基于增材制造的大型客机材料-设计-考核指标：建立满足适航审定要求的整套制造工艺、材料 及评价 体系文件；在保持同等刚度并满足相关服役要求的基础上相对传 统制造方案实现减重10%,制造周期缩短20% ；使用增材制造技术批量生产典型铝合金零件并装机应用，零件的 主要性能离散度小于5% ;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。仁15增材制造支撑动力装备设计、制造和维修全流程优化的应 用示范（应用示范类）研究内容：针对航空发动机和燃气轮机等动力装备，研究基于增 材制造的创新设计快速研发、咼性能制造和快速维 修全流程优 化技术，并进行应用示范，包括：面向系统级 性能优先的功能 集成化设计；新产品研发的快速迭代技术；高性能、高效率和经 济可行的增材制造技术；高性能快速外场维修技术。考核指标：建立动力装备