江西省科學院-應用物理研究所

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增材智造研究室

來源：原創更新時間：2020-10-23 10:23:35 瀏覽：8972

增材智造研究室

簡介

增材智造研究室圍繞我省優勢高新技術產業的原始創新、應用開發等發展方向，針對航空航天、有色冶金、能源、模具制造等產業領域，開展中高端裝備修復再制造、金屬3D打印技術開發以及傳感技術與物聯網應用研究，力爭推動我省在工業生產、新材料、智慧制造等多個領域發生顛覆性改變。

一、主要研究方向

（1）航空發動機，燃氣輪機、艦艇等中高端裝備修復再制造研究；

（2）復雜機械零件設計驗證、拓撲優化、模具設計等3D打印應用研究；

（3）機電、光電等傳感器應用與測量技術研究和開發。

二、研究室主要設備

脈沖激光柔性增材制造系統(VMC850L)、連續激光柔性增材制造系統(Apollo，6000W、4000W、Nd:YAG，800W)、大型金屬3D打印機(德國EOS M290金屬3D打印機)、各種型號非金3D打印機(FORTUS 360mc?/400mc?、CubePro?、Elite、HA400)等。

三、現有科技人員

科技人員16名，其中高級職稱8人，博士學位9人，博士后3人。

四、研究成果

(一) 金屬零件修復再制造技術：①激光柔性增材再制造技術；②微弧火花表面強化與再制造技術；③真空粉末冶金表面強化與再制造技術；④金屬激光3D打印技術。

①激光表面熔覆再制造技術，是指在被涂覆基體表面上，以不同添料方式放置涂層材料，經激光輻照使之與基體表面薄層同時熔化，快速凝固后形成稀釋度極低、與基體金屬呈冶金結合的涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能的工藝方法。主要用于在重載條件下零件表面強化與修復一些高精度零件或者對變形要求嚴格的零件，恢復損傷的零部件外形尺寸，使其性能達到甚至超過新品的水平。如大型軋輥、大型齒輪、大型曲軸等零件表面強化與修復。

② 微弧火花表面強化與再制造技術，是一種電容放電、微弧熔焊方法，利用可控的能量放電所形成的短時電脈沖產生冶金結合的表面改性或成形。在高脈沖強能量流作用下，陰、陽極間通過離子弧與微弧火花發生冶金反應，電極棒自耗式轉移到與基材接觸區。微弧火花表面處理對基體的熱影響更小，基本不會引起工件變形和基體材料的組織改變，許多用常規熔焊方法不可熔焊的材料?？捎梦⒒』鸹ㄟM行熔焊。

③ 真空粉末冶金表面強化與再制造技術：是用真空釬焊的方法在工件表面增加一層新合金，用以改善工件材料原有性能的一種工藝方法，既可對新制件進行強化和改性，又能對破損件進行修復。與其它工藝相比，涂層厚度不限和對坯件形狀、結構及部位不限是真空粉末冶金熔涂工藝獨有的特性。

④金屬激光3D打印技術：德國EOS M290金屬3D打印機：適合打印制造鈦合金，鋁合金，不銹鋼，模具鋼，高溫合金，鈷鉻合金等零部件，廣泛應用于航空航天、模具制造、醫療器械和骨科植入、汽車等領域的零件制造。

（二）非金3D打印增材制造技術

3D打印技術在產品個性化定制、檢驗外觀及結構設計、直接開模，加工難成型結構等方面具有無可比擬的優勢。擁有多種型號進口非金屬3D打印機，可打印模型尺寸包括 200×200×200,300×300×250,400×400×300, 500×500×800等；可適用材料包括PLA、ABS、HIPS、 PC、PETC、PA、PVA、POM、臘絲、軟性材料等；能夠打印復雜的工業用機械零部件，精細模型，以及進行3D打印設計驗證等。

（三）傳感器應用與測量技術

傳感器與物聯網主要從事于傳感器應用與測量技術方面的研究和開發，以及機電和光電傳感器技術的設計開發，先后完成了航速測量儀、光學位置專用傳感器、激光投影儀等產品的研制，產品分別裝備于兩棲戰車、自行火炮發射車、導彈發射車、方艙指揮車等國家重點工程項目中。

五、技術服務

目前擁有多種型號的3D非金/金屬打印機和金屬修復增材再制造設備系統：能夠打印多種模型尺寸和對缺陷復雜機械零部件進行反求建模、成形分層路徑規劃等，并可選用合適的激光熔覆工藝逐層堆積的方式進行再制造成形，業務范圍涉及冶金、化工、建材、電力等行業領域，可對外承接金屬和非金屬零件的3D打印、關鍵零部件的修復再制造、耐磨耐腐蝕表面制備、傳感器的應用與測量標定服務等加工及研發業務。具體包括：

(一) 金屬修復再制造與金屬3D打印技術服務

1）電機軸

設備名稱：大型電機軸轉子；失效形式：軸頸磨損；修復方式：利用激光金屬3D打印技術，采用機械性能優于基材的鐵基合金粉末，將磨損的軸頸恢復原有尺寸，并滿足各項使用性能。