中国激光立体成形技术

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• 同批量化制造相比，满足多样化需求的个性化 制造本质上是高成本的。信息化增材制造与采 用常规制造技术来满足多样化和个性化需求相 比，成本已经得到了极大的降低，但同批量化 制造相比其成本仍然更高。因此，除了在新品 研制和航空航天等可以承受较高制造成本的高 端领域外，激光立体成形技术在其他领域的应 用发展还受到较大的限制。但任何新技术的发 展都有一个从初期的高成本逐渐降至低成本的 过程。
中国激光立体成形技术
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• 1892年，一个立体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，类似的叠层制 造专利有数百个之多，实践中的技术探索也层出不 穷。但以立体光刻技术的诞生为标志，以快速满足 柔性化需求为主要应用目标的现代增材制造技术才 真正形成。 • 可以说，如果没有CAD实体模型和对其进行分层剖 分的软件技术，没有能够控制激光束按任意设定轨 迹运动的振镜技术、数控机床或机器手，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。 因此，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。
• 20世纪90年代以来，材料加工技术发展前沿呈 现了一个明显的趋势，即追求短流程、低消耗、 高柔性、环境友好、成形与组织性能控制一体 化的先进技术。这种趋势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 限化的需求在很多领域反映出来，而尤以航空 航天领域为典型。航空航天领域的金属材料加 工技术的典型前沿需求是兼顾高精度、高性能、 高柔性与快速反应，成形结构十分复杂的薄壁 金属零件。
• 但增材成形原理绝非只能用于成形，也可 以解决高性能的需求。激光立体成形技术 就是一种兼顾精确成形和高性能成性需求 的一体化制造技术。激光立体成形技术是 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、数控技术和材 料技术诸多现代先进技术于一体的一项实 现高性能致密金属零件快速自由成形的增 材制造技术。
• 尽管铸、锻、焊、粉末冶金等各种传统技术都 被努力发挥到近于极限，但由于其各自的技术 原理所带来的根本性限制，依然难以满足这种 极限化需求，这常常成为制约航空航天整体技 术发展的瓶颈。激光立体成形技术，作为一种 快速自由成形高性能致密金属零件的新技术， 为解决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、能源、动力领域复杂整体 构件的高性能直接成形和快速修复等领域也都 有广阔的应用前景。
• 激光立体成形有进一步降低制造成本的广 阔空间。一方面，激光器及其运行成本在 不断降低；另一方面，随着人力成本越来 越高，激光立体成形相对于需要大量人力 的传统加工技术的成本会变得越来越低。 在现阶段，激光立体成形还主要是在要求 高性能、小批量、快速反应的零件生产的 场合具有竞争力，而未来在批量生产领域 的竞争力也会逐渐增强。
• 作为信息化时代的代表性制造技术，增材制造技术 是应该得到大力支持的前沿技术，是使我国在信息 化时代，特别是当前回归实体制造业的世界潮流中 占领制造技术领域国际制高点的优先发展方向。 • 激光立体成形是能够满足成形/成性一体化极限 需求的增材制造技术 • 自立体光刻技术诞生以来，产生了很多构思奇 妙的增材成形制造技术，对社会生产力的发展起到 了极大的推动作用。但大多数增材成形技术主要是 应用于快速原型制造，所以一度被冠以“快速原型” 技术的名称。