1、项目所属科学技术领域及项目背景 本项目属于材料与先进制造技术领域。航天领域各类型号众多，结构复杂、对轻量化要求高，具有多品种和小批量生产特点。传统加工生产成本高，周期长，制约产品设计。激光选区熔化（SLM）技术能够制造任意复杂结构金属零件。但是，该成形容易产生球化、翘曲变形及裂纹等缺陷。多激光金属熔化技术可有效降低零件内应力，减少球化、翘曲变形及裂纹等缺陷，可直接制造复杂形状金属零件，具有广阔应用前景。 2、主要内容 本项目设备采用多激光扫描机制，基于CAD模型，首先利用二氧化碳激光快速地扫描粉床预热粉末。然后，利用光纤激光选区熔化成形零件截面。最后，二氧化碳激光快速扫描熔化区域，起到光整和抛光作用。通过预热、熔化和光整三步工艺，提高零件的成形质量。 3、主要技术创新内容 本项目主要创新点如下： （1）提出光纤激光器+CO2激光器的双激光复合扫描系统，开发了一套预热、熔化和光整的工艺，解决单一激光一步成型引起的残余应力大、变形开裂等难题，在保证制造效率的同时，提升零件性能和表面质量；（2）提出精密双导轨自传式铺粉技术，发明了整体式粉床铺粉装置，解决SLM技术对铺粉系统高平整度要求的难题，铺粉平整度小于0.002mm，零件成型精度达到100±0.1mm；（3）提出分块变相扫描、带状变失长变相扫描相结合的复合扫描策略，实现大面积成型范围的均匀扫描，表面粗糙度达到Ra10μm，致密度达99.9%，减小翘曲变形；（4）提出高气密性一体化成型技术，解决腔室密封性和腔室内氧含量实时监控的难题，确保了工作腔内氧气含量保持在0.1%，满足对氧含量敏感的金属的成型环境要求。 4、技术经济指标 4.1技术指标 （1）成形构件致密度不小于99.9% （2）成形零件综合机械性能达到同质锻件标准 （3）成形零件整体精度：100±0.1mm （4）成形最小壁厚：0.2mm （5）成形空间：250 mm×250mm×250 mm （6）分层厚度：0.02～0.20mm连续可调 4.2经济指标 本项目预达到年生产能力10台，实现产值1570万元。 5、知识产权及应用推广情况 本项目已授权专利11项，受理3项，软件登记1项。发表论文37篇，国外25篇，国内12篇，SCI/EI收录29篇，国内外引用146次。 6、推广应用情况 设备已成功应用于固体姿轨控发动机高温合金扰流环、航空发动机某关键零部件、高强不锈钢阀门等研制任务，验证了该技术成熟度和质量稳定性。 7、经济与社会效益 本项目设备的成功研制已为航天航空等军工及医学、模具、汽车等领域的零件制造服务及技术支持，并且产生了巨大的经济效益。 本项目社会效益：破除国外的3D打印技术设备垄断；节省复杂构件加工成本，节省开发时间及费用；解放设计思想。 8、对科技进步的作用 SLM技术从工业产品设计、原型制造、零件生产和产品测试带来新思想和技术路径。 与传统加工相比具有以下优势：不需模具，直接制造最终产品； 可成型各种复杂形状的零件；获得均匀细小的金相组织，提高零件性能；聚焦光斑小，可获得较高尺寸精度及较高光洁度零件；拓展工业产品的创造空间。