武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室的最大激光3D打印

4月，由武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室完成的“大型金屬零件高效激光選區(qū)熔化增材制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備（俗稱激光3D打印技術(shù)）”順利通過了湖北省科技廳成果鑒定。深度融合了信息技術(shù)和制造技術(shù)等特征的激光3D打印技術(shù)，由4臺(tái)激光器同時(shí)掃描，為目前世界上效率和尺寸最大的高精度金屬零件激光3D打印裝備。該裝備攻克了多重技術(shù)難題，解決了航空航天復(fù)雜精密金屬零件在材料結(jié)構(gòu)功能一體化及減重等“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜金屬零件的高精度成形、提高成形效率、縮短裝備研制周期等目的。

該項(xiàng)目率先在國際上提出并研制出成形體積為500×500×530mm3的4光束大尺寸SLM增材制造裝備，它由4臺(tái)500W光纖激光器、4臺(tái)振鏡分區(qū)同時(shí)掃描成形，成形效率和尺寸迄今為止同類設(shè)備中世界最大。而此前，該裝備最多使用兩臺(tái)光纖激光器，成形效率低。

據(jù)了解，此項(xiàng)目攻克了多光束無縫拼接、4象限加工重合區(qū)制造質(zhì)量控制等眾多技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了大型復(fù)雜金屬零件的高效率、高精度、高性能成形。先后自主研制出SLM系列多種裝備，并采用國產(chǎn)的鈦合金、不銹鋼、高溫合金、鋁合金、鎂合金粉末，實(shí)現(xiàn)了各種復(fù)雜精密零件的成形，其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)與國外水平相當(dāng)。首次在SLM裝備中引入雙向鋪粉技術(shù)，其成形效率高出同類裝備的20-40%，標(biāo)志著我國自主研制的SLM成形技術(shù)與裝備達(dá)到了國際先進(jìn)水平。已經(jīng)有45種零件在20余種航天型號(hào)研制中得到應(yīng)用，先后為航天發(fā)動(dòng)機(jī)、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星及導(dǎo)彈等裝備中6種型號(hào)20余種產(chǎn)品進(jìn)行了樣件研制，5種產(chǎn)品通過了熱試車，其中4種產(chǎn)品已經(jīng)定型。先后有多臺(tái)SLM裝備被航天科技集團(tuán)三大總體研究院用于航天零件的研制與批產(chǎn)，所研制的零件不僅大大縮短了產(chǎn)品的研制周期，簡化了工序，更重要的是將結(jié)構(gòu)-功能一體化，獲得性能優(yōu)良的、輕質(zhì)的零件。

中科院研發(fā)的連續(xù)打印的超快3D打印技術(shù)

中科院福建物構(gòu)所林文雄課題組在國內(nèi)首次突破了可連續(xù)打印的三維物體快速成型關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出一款能夠連續(xù)打印的超級(jí)快速3D打印機(jī)。這款3D打印機(jī)采用數(shù)字投影技術(shù)，打印速度達(dá)到每小時(shí)600毫米，也就是可以在6分鐘內(nèi)，打印出一個(gè)60毫米高的三維物體，而采用傳統(tǒng)的立體光固化成型工藝打印同樣物體，則需要約10個(gè)小時(shí)。

專家介紹說，目前針對(duì)液態(tài)材料的3D打印技術(shù)多采用立體光固化成型工藝，也就是用材料逐層固化、層層累積的方式來構(gòu)造三維物體，層與層之間需中斷光照射，然后在已固化區(qū)域表面重新覆蓋或填充精確、均勻的光敏樹脂，再進(jìn)行光照射形成新的固化層，這種方式系統(tǒng)復(fù)雜且耗時(shí)。2015年3月，美國Carbon3D公司率先提出“連續(xù)液面生長技術(shù)”。該技術(shù)采用透光透氣材料特氟龍引入氧氣作為固化抑制劑，使固化過程保持連續(xù)性，從而比傳統(tǒng)的3D打印速度快25倍至100倍，達(dá)到每小時(shí)500毫米。

在此基礎(chǔ)之上，福建物構(gòu)所研究人員提出了一種特殊的半滲透性透明元件取代特氟龍，這種元件對(duì)氧氣的透過率比一般高分子聚合物高，因此氧氣或空氣均可作為固化抑制劑使用，實(shí)現(xiàn)全程固化的高速連續(xù)性。

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