激光增材制造技术在航空航天领域的应用与发展

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1、论坛FORUM激光增材制造技术在航空航天领域的应用与发展ApplicationandDevelopmentofLaserAdditiveManufacturingTechnologyinAeronauticsandAstronautics南京航空航天大学增材制造（3D打印）研究所田宗军顾冬冬沈理达谢德巧王东生在简要阐述激光增材制造技术原理和特点基础上，介绍其在航空航天领域应用的主要工艺：激光熔化沉积（LaserMeltingDeposition，LMD）技术、激光选区熔化（SelectiveLaserMelting，SLM）技术，归纳

2、了增材制造材料体系及其在航空航天领域的具体应用，并探讨了激光增材制造技术的研究现状和发展趋势。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.11.038工程等诸多领域的应用前景十分广本文在简要阐述激光增材制造[1]田宗军 阔。航空航天工业在20世纪80技术原理和特点基础上，介绍其在航南京航空航天大学教授、博士生导年代末开始使用增材制造技术，最初空航天领域应用的主要工艺：激光师，江苏省三维打印技术联盟专家技术增材制造在航空制造业只扮演了快熔化沉积（LaserMeltingDeposition，委员会副主任，江苏省产

3、业技术研究院速原型的小角色。而最近的发展趋LMD）技术、激光选区熔化（Selective精密与微细制造技术研究所副所长。长期从事特种加工技术、激光增材制造技势显示，这一技术将在整个航空航天LaserMelting，SLM）技术，归纳了增术、复合材料加工等学科的教学和科研产业链占据战略性的地位。市场调材制造材料体系及其在航空航天领工作。先后主持和参加国家自然科学基查公司SmarTechMarkets2014年初域的具体应用，并探讨了激光增材制金项目、国防预研基金、江苏省重大成果发布的报告中称，增材制造在航空航造技术的研究现状和发展趋势。

4、转化项目等20余项。获得省部级科技进步奖6项，发表学术论文100余篇。天领域未来10年的产业规模将达到12亿美元。增材制造技术之所以能激光增材制造技术原理与特点在航空航天领域获得快速发展，主要激光增材制造技术是一门融合是因为其不仅在无需模具和锻造的了激光计算机软件、材料、机械、控制增材制造概念的提出始于20世情况下帮助航空航天企业制造极其等多学科知识的系统性、综合性技纪80年代后期，我国则于90年代初复杂的零件，一体成形大型承力结构术。采用离散化手段逐点或逐层“堆期开始相关研究。经过短短20余年件，减少零部件重量，缩短生产周期，积”成

5、形原理，依据产品三维CAD模的时间，这一技术已取得了飞速发而且能够减少设备所需要的零件数型，快速“打印”出产品零件，彻底改展，在航空航天、微纳制造、生物医学量，从而节省成本，提高可靠性。变了传统金属零件，特别是高性能难38航空制造技术·2015年第11期论坛FORUM加工、构型复杂等金属零件的加工模上形成熔池，熔化的粉末在熔池上方形件的三维CAD模型的分层切片信[2]式。沉积，冷却凝固后在基材表面形成熔息，扫描振镜控制激光束作用于成形激光增材制造技术在航空航天覆层。根据成形件CAD模型的分层缸内的粉末，一层扫描完毕后，活塞领域主要应用

6、于结构和功能性金属切片信息，运动控制系统控制X、Y缸内的活塞下降一个层厚距离，接着部件的快速制造，迄今为止发展比较工作台、Z轴上的激光头和送粉喷嘴送粉缸上升一个层厚的距离，铺粉系成熟的工艺有激光熔化沉积技术和运动，逐点、逐线、逐层形成具有一定统的辊筒铺展一层厚的粉末沉积于激光选区熔化技术。高度和宽度的金属层，最终成形整个已成形层之上。然后重复上述两个1激光熔化沉积（LMD）金属零件。成形过程，直至所有三维CAD模型LMD技术作为激光金属增材制2激光选区熔化（SLM）的切片层全部扫描完毕。这样，三维造技术的一种典型工艺，是将增材激光选区

7、熔化技术是由德国CAD模型经逐层累积方式可直接成制造的“叠层累加”原理和激光熔覆Fraunhofer研究所于1995年最早提形金属零件。[3]（LaserCladding）技术有机结合，以出的，它与激光熔化沉积的主要不3技术特点金属粉末为加工原料，通过“激光熔同点在于激光功率和加工原料供给直接沉积增材制造技术具有以化-快速凝固”逐层沉积，从而形成方式。为了保证金属粉末材料的快下特点：无需零件毛坯制备，无需锻金属零件的制造技术。其技术原理速熔化，SLM技术需要高功率密度压模具加工，无需大型或超大型锻铸如图1所示，是利用激光的高能量使激光

8、器，使光斑聚焦到几十到几百微工业基础设施及相关配套设施；材得金属粉末和基材发生熔化，在基材米。其技术原理如图2所示，根据成料利用率高，机加工量小，数控机加工时间短；生产制造周期短；工序少，工艺简单，具有高度的柔性与快运动