我國激光平面成形技術世界搶先
1892年，一個平面地形模型制造的美國專利首創了疊層制造原理，在其后的一百年間，相似的疊層制造專利無數百個之多，理論中的技術探究也層出不窮。但以平面光刻技術的降生為標志，以疾速滿足柔性化需求為次要使用目的的古代增材制造技術才真正構成。可以說，假如沒有CAD實體模型和對其停止分層剖分的軟件技術，沒有可以控制激光束按恣意設定軌跡運動的振鏡技術、精工機床或機器手，增材制造技術的柔性化特征就只能停留在一種理想的原理上。因而，增材制造技術應該被稱為信息化增材制造技術或數字化增材制造技術。作為信息化時代的代表性制造技術，增材制造技術是應該失掉鼎力支持的前沿技術，是使我國在信息化時代，特別是以后回歸實體制造業的世界潮流中占領制造技術范疇國際制高點的優先開展方向。 激光平面成形是可以滿足成形/成性一體化極限需求的增材制造技術 自平面光刻技術降生以來，發生了很多構思巧妙的增材成形制造技術，對社會消費力的開展起到了極大的推進作用。但大少數增材成形技術次要是使用于疾速原型制造，所以一度被冠以“疾速原型”技術的稱號。但增材成形原理絕非只能用于成形，也可以處理高功能的需求。激光平面成形技術就是一種統籌準確成形和高功能成性需求的一體化制造技術。激光平面成形技術是將增材成形原理與激光熔覆技術相結合，集激光技術、計算機技術、精工技術和資料技術諸多古代先進技術于一體的一項完成高功能致密金屬零件疾速自在成形的增材制造技術。 20世紀90年代以來，資料加工技術開展前沿出現了一個分明的趨向，即追求短流程、低耗費、高柔性、環境敵對、成形與組織功能控制一體化的先進技術。這種趨向反映的是需求的極限化要求，即同時滿足多方面高端需求。這種極限化的需求在很多范疇反映出來，而尤以航空航天范疇為典型。航空航天范疇的金屬資料加工技術的典型前沿需求是統籌高精度、高功能、高柔性與疾速反響，成形構造非常復雜的薄壁金屬零件。雖然鑄、鍛、焊、粉末冶金等各種傳統技術都被努力發揚到近于極限，但由于其各自的技術原理所帶來的基本性限制，仍然難以滿足這種極限化需求，這經常成為制約航空航天全體技術開展的瓶頸。激光平面成形技術，作為一種疾速自在成形高功能致密金屬零件的新技術，為處理同時滿足上述多方面高端需求的難題提供了一條全新的技術途徑。這項技術在醫學植入體、船舶、機械、動力、動力范疇復雜全體構件的高功能直接成形和疾速修復等范疇也都有寬廣的使用前景。 同批量化制造相比，滿足多樣化需求的特性化制造實質上是高本錢的。信息化增材制造與采用慣例制造技術來滿足多樣化和特性化需求相比，本錢曾經失掉了極大的降低，但同批量化制造相比其本錢依然更高。因而，除了在新品研制和航空航天等可以接受較高制形成本的高端范疇外，激光平面成形技術在其他范疇的使用開展還遭到較大的限制。但任何新技術的開展都有一個從初期的高本錢逐步降至低本錢的進程。激光平面成形有進一步降低制形成本的寬廣空間。一方面，激光器及其運轉本錢在不時降低；另一方面，隨著人力本錢越來越高，激光平面成形絕對于需求少量人力的傳統加工技術的本錢會變得越來越低。在現階段，激光平面成形還次要是在要求高功能、小批量、疾速反響的零件消費的場所具有競爭力，而將來在批量消費范疇的競爭力也會逐步加強。 東南工業大學激光平面成形C919飛機翼肋緣條。 增材制造/激光平面成形技術的開展現狀與趨向 近年來，激光平面成形技術失掉興旺國度政府、大企業和研討機構的高度注重。作為美國制造業復興方案“WeCan，tWait”項目的一局部,美國政府于2013年8月高調宣布成立國度增材制造創新研討所(NAMII：NationalAdditiveManufacturingInnovationInstitute)，其第一階段的政府和官方投資為7000萬美元。奧巴馬總統強調這個研討所的成立是強化美國制造業的步驟。在空客于2006年啟動的集成機翼方案(IntegratedWingATVP，第一階段總經費3400萬英鎊)中，英國焊接研討所(TWI)承當起落架激光成形研發任務，經費400萬英鎊，TWI為此樹立了兩套激光成形配備。南非科技與工業研討院(CSIR)上司的國度激光中心與南非航空制造公司Aerosud將協作展開Aeroswift項目研討。Aeroswift的目的是，自主開發高速度、大體積的高功能金屬零件激光添加資料制造(LAM)零碎，為全球航空工業制造鈦金屬資料配件，并力爭在將來三年內，使Aerosud成為全球航空構造資料制造范疇的領軍者。Aeroswift的目的是直接加工2m×0.5m×0.5m的零件。為此，南非科技部曾經投入了2800萬蘭特(約合1712萬元人民幣)，并且估計他們的LAM制造體系將在2012年底至2013年終完成組建和實驗任務，然后開端優化和工藝鑒定，希望從2015年開端片面消費。 美國波音公司、洛克希德·馬丁公司、通用電氣航空發起機公司、Sandia國度實驗室和LosAlomos國度實驗室、歐洲EADS公司、英國羅羅公司、法國SAFRAN公司、意大利AVIO公司、加拿大國度研討院、澳大利亞國度迷信研討中心等大型公司和國度研討機構都對激光平面成形技術及其在航空航天范疇的使用展開了少量研討任務。參與這項研討的世界著名大學更是數不勝數。 值得留意的是，美國軍方對這項技術的開展給予了相當大的關注，在其直接支持下，美國于2000年率先將這一先進技術適用化。使用目的包括先進飛機承力構造件如鈦合金支架、吊耳、框、梁等，航空發起機零件如鎳基低溫合金單晶葉片，戰術導彈、天然衛星、超音速飛行器的薄壁構造件如導彈制導部外殼座、導彈姿勢控制零碎的錸熄滅室等。2002年10月該公司取得美國國防部后勤局(U.S.DefenseLogisticsAgency)出資1940萬美元，贊助AeroMet公司由單純的技術研討開發到成為軍用及民用飛機的經過認證的、功能牢靠的鈦合金構造件激光平面成形制造供給商的轉變。