我国激光平面成形技术世界抢先
1892年，一个平面地形模型制造的美国专利首创了叠层制造原理，在其后的一百年间，相似的叠层制造专利无数百个之多，理论中的技术探究也层出不穷。但以平面光刻技术的降生为标志，以疾速满足柔性化需求为次要使用目的的古代增材制造技术才真正构成。可以说，假如没有CAD实体模型和对其停止分层剖分的软件技术，没有可以控制激光束按恣意设定轨迹运动的振镜技术、精工机床或机器手，增材制造技术的柔性化特征就只能停留在一种理想的原理上。因而，增材制造技术应该被称为信息化增材制造技术或数字化增材制造技术。作为信息化时代的代表性制造技术，增材制造技术是应该失掉鼎力支持的前沿技术，是使我国在信息化时代，特别是以后回归实体制造业的世界潮流中占领制造技术范畴国际制高点的优先开展方向。 激光平面成形是可以满足成形/成性一体化极限需求的增材制造技术 自平面光刻技术降生以来，发生了很多构思巧妙的增材成形制造技术，对社会消费力的开展起到了极大的推进作用。但大少数增材成形技术次要是使用于疾速原型制造，所以一度被冠以“疾速原型”技术的称号。但增材成形原理绝非只能用于成形，也可以处理高功能的需求。激光平面成形技术就是一种统筹准确成形和高功能成性需求的一体化制造技术。激光平面成形技术是将增材成形原理与激光熔覆技术相结合，集激光技术、计算机技术、精工技术和资料技术诸多古代先进技术于一体的一项完成高功能致密金属零件疾速自在成形的增材制造技术。 20世纪90年代以来，资料加工技术开展前沿出现了一个分明的趋向，即追求短流程、低耗费、高柔性、环境敌对、成形与组织功能控制一体化的先进技术。这种趋向反映的是需求的极限化要求，即同时满足多方面高端需求。这种极限化的需求在很多范畴反映出来，而尤以航空航天范畴为典型。航空航天范畴的金属资料加工技术的典型前沿需求是统筹高精度、高功能、高柔性与疾速反响，成形构造非常复杂的薄壁金属零件。虽然铸、锻、焊、粉末冶金等各种传统技术都被努力发扬到近于极限，但由于其各自的技术原理所带来的基本性限制，仍然难以满足这种极限化需求，这经常成为制约航空航天全体技术开展的瓶颈。激光平面成形技术，作为一种疾速自在成形高功能致密金属零件的新技术，为处理同时满足上述多方面高端需求的难题提供了一条全新的技术途径。这项技术在医学植入体、船舶、机械、动力、动力范畴复杂全体构件的高功能直接成形和疾速修复等范畴也都有宽广的使用前景。 同批量化制造相比，满足多样化需求的特性化制造实质上是高本钱的。信息化增材制造与采用惯例制造技术来满足多样化和特性化需求相比，本钱曾经失掉了极大的降低，但同批量化制造相比其本钱依然更高。因而，除了在新品研制和航空航天等可以接受较高制形成本的高端范畴外，激光平面成形技术在其他范畴的使用开展还遭到较大的限制。但任何新技术的开展都有一个从初期的高本钱逐步降至低本钱的进程。激光平面成形有进一步降低制形成本的宽广空间。一方面，激光器及其运转本钱在不时降低；另一方面，随着人力本钱越来越高，激光平面成形绝对于需求少量人力的传统加工技术的本钱会变得越来越低。在现阶段，激光平面成形还次要是在要求高功能、小批量、疾速反响的零件消费的场所具有竞争力，而将来在批量消费范畴的竞争力也会逐步加强。 东南工业大学激光平面成形C919飞机翼肋缘条。 增材制造/激光平面成形技术的开展现状与趋向 近年来，激光平面成形技术失掉兴旺国度政府、大企业和研讨机构的高度注重。作为美国制造业复兴方案“WeCan，tWait”项目的一局部,美国政府于2013年8月高调宣布成立国度增材制造创新研讨所(NAMII：NationalAdditiveManufacturingInnovationInstitute)，其第一阶段的政府和官方投资为7000万美元。奥巴马总统强调这个研讨所的成立是强化美国制造业的步骤。在空客于2006年启动的集成机翼方案(IntegratedWingATVP，第一阶段总经费3400万英镑)中，英国焊接研讨所(TWI)承当起落架激光成形研发任务，经费400万英镑，TWI为此树立了两套激光成形配备。南非科技与工业研讨院(CSIR)上司的国度激光中心与南非航空制造公司Aerosud将协作展开Aeroswift项目研讨。Aeroswift的目的是，自主开发高速度、大体积的高功能金属零件激光添加资料制造(LAM)零碎，为全球航空工业制造钛金属资料配件，并力争在将来三年内，使Aerosud成为全球航空构造资料制造范畴的领军者。Aeroswift的目的是直接加工2m×0.5m×0.5m的零件。为此，南非科技部曾经投入了2800万兰特(约合1712万元人民币)，并且估计他们的LAM制造体系将在2012年底至2013年终完成组建和实验任务，然后开端优化和工艺鉴定，希望从2015年开端片面消费。 美国波音公司、洛克希德·马丁公司、通用电气航空发起机公司、Sandia国度实验室和LosAlomos国度实验室、欧洲EADS公司、英国罗罗公司、法国SAFRAN公司、意大利AVIO公司、加拿大国度研讨院、澳大利亚国度迷信研讨中心等大型公司和国度研讨机构都对激光平面成形技术及其在航空航天范畴的使用展开了少量研讨任务。参与这项研讨的世界著名大学更是数不胜数。 值得留意的是，美国军方对这项技术的开展给予了相当大的关注，在其直接支持下，美国于2000年率先将这一先进技术适用化。使用目的包括先进飞机承力构造件如钛合金支架、吊耳、框、梁等，航空发起机零件如镍基低温合金单晶叶片，战术导弹、天然卫星、超音速飞行器的薄壁构造件如导弹制导部外壳座、导弹姿势控制零碎的铼熄灭室等。2002年10月该公司取得美国国防部后勤局(U.S.DefenseLogisticsAgency)出资1940万美元，赞助AeroMet公司由单纯的技术研讨开发到成为军用及民用飞机的经过认证的、功能牢靠的钛合金构造件激光平面成形制造供给商的转变。