网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

“工业母机—增材制造”专题 | 华南理工大学杨永强教授团队:激光粉末床熔融装备与工艺发展

0
分享至


专题文章(二)


作者简介

杨永强

教授、博导

  • 任广东省增材制造协会会长,广东省大湾区激光与增材制造产业技术创新联盟副理事长兼秘书长

  • 长期深耕3D打印增材制造装备与技术研发,历年来承担和参加国家重点领域研发计划、国家自然重点基金等国家省市级科研项目85项

  • 发表有关学术论文340余篇。授权发明专利100余项,美德日专利6项


作者简介

宋长辉

华南理工大学

研究员、博导

  • 国家青年人才、广东省特支人才、广州市创业领军人才、广东省增材制造协会副会长等

  • 获中国专利奖优秀奖、广东省科技进步奖二等奖、北京市技术发明奖二等奖等多项奖励

  • 长期从事激光增材制造装备—多尺度形性调控—功能结构件设计与应用等方面研究工作

黄俊斐, 宋长辉, 方鹏飞, 陈推新, 严仲伟, 杨永强, 王迪, 韩昌骏. 激光粉末床熔融装备与工艺发展[J]. 制造技术与机床, 2025(10): 48-64.

DOI: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2025.10.003

黄俊斐 宋长辉 方鹏飞 陈推新 严仲伟 杨永强 王迪 韩昌骏

(华南理工大学机械与汽车工程学院)

研究背景和目的

激光粉末床熔融(LPBF)是金属增材制造领域的核心技术,广泛应用于航空航天、生物医疗、工业模具等领域,当前正朝着大尺寸、高效率、高精度、高性能方向发展。但该技术仍面临零件内部缺陷(未熔合、球化等)、残余应力累积、热历史控制困难等瓶颈,限制了其在关键零部件制造中的应用。本研究旨在系统分析现阶段LPBF先进装备技术(光束整形、多光束复合等)与成形工艺(无支撑打印、多场辅助等),总结各类技术的优缺点,为LPBF技术的进一步优化与工业化应用提供参考,同时展望未来发展方向。


亮 点

① 全面覆盖LPBF技术体系,首次系统整合6类先进装备技术(光束整形、多光束分区拼接、同幅面多光束复合等)与4类创新工艺(无支撑打印、层间改性等),形成“装备-工艺”协同发展的分析框架;

② 聚焦技术融合创新,重点阐述光束整形与多光束技术、在线监测与机器学习、多场辅助与层间改性的交叉应用,凸显技术集成优势;

③ 兼顾实验验证与仿真模拟,既呈现大量工艺参数优化、性能测试的实验结果,又纳入有限元分析、流体动力学模拟等数值方法,强化结论的科学性与可靠性。

方 法

采用文献综述与技术分析相结合的方法,综合梳理近年来LPBF领域的关键研究成果:

① 装备技术层面:分析各类光学系统(光束整形器、光学寻址光阀等)、多光束配置、多材料铺粉装置及在线监测设备的设计原理与应用方式;

② 工艺优化层面:探讨激光参数调控(功率、扫描速度等)、扫描策略设计(分区扫描、重熔扫描等)、外场辅助(磁场、超声)及气氛调控的实施路径;

③ 性能评估与预测层面:整合实验测试(致密度、拉伸强度、显微硬度检测)、数值仿真(熔池动态、应力场模拟)及机器学习模型(卷积神经网络、聚类集成回归)的应用方法。


结 果

① 装备技术成效:光束整形技术可使316L零件生产效率提升44%,致密度保持99%以上;多光束分区拼接技术将大尺寸零件成形效率提高2-4倍,四激光配置使残余应力降至44.1MPa;区域3D打印技术使残余应力下降90%以上,几乎无飞溅;在线监测技术对缺陷识别的平均交并比达91.11%以上;

② 工艺优化成效:无支撑打印实现18mm跨度悬垂结构成形,致密度达99.96%;层间改性工艺使Ti6Al4V抗拉强度提升至1303MPa;多场辅助成形使AlSi10Mg合金致密度显著提高,晶粒细化;

③ 预测与优化成效:机器学习模型对孔隙检测的平衡准确率超90%,对致密度预测的平均绝对误差低至0.0108,实现工艺参数的高效优化。

结 论

LPBF技术正稳步向大尺寸、高效率、高精度、高性能方向演进,先进装备与创新工艺的协同发展是突破技术瓶颈的关键。光束整形、多光束复合等装备技术解决了成形效率与质量的核心矛盾,无支撑打印、多场辅助等工艺强化了零件性能调控能力,在线监测与机器学习为技术智能化提供了支撑。当前技术仍面临光学元器件成本高、多材料界面结合不足、外场辅助稳定性待提升等问题,未来需通过“装备-工艺-智能算法”的深度整合,开发低成本、高精度核心部件,优化多材料成形与缺陷控制技术,推动LPBF技术向智能化、定制化、工业化方向全面发展。

专题相关

01

●【新岁序开·专家启航】“工业母机”专题

02

●专家启航 | “工业母机—增材制造”专题

03

●工业母机—增材制造丨首个专题,正式出版



声明:


Tel:010-64739683/85

核心期刊/网站/微信/直播/活动

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
我爸今年不知道被谁忽悠了,稀里糊涂买进56万块的中国银行股票

我爸今年不知道被谁忽悠了,稀里糊涂买进56万块的中国银行股票

小陆搞笑日常
2026-11-07 01:35:25
53岁程成近况曝光,吃方便面,喝散装白酒,至今独居,养老成难题

53岁程成近况曝光,吃方便面,喝散装白酒,至今独居,养老成难题

阿讯说天下
2026-11-05 16:10:39
得知特朗普中期选举落败,俄罗斯公开表态,称对美国只有一个愿望

得知特朗普中期选举落败,俄罗斯公开表态,称对美国只有一个愿望

金戈远望
2026-11-05 20:44:40
美两党都在布局,包括新星老将,美媒猜测2028年大选热门人选

美两党都在布局,包括新星老将,美媒猜测2028年大选热门人选

环球时报国际
2026-11-06 09:11:53
高盛重磅报告:中国住房供应下降90%,第7轮房价上涨即将开始

高盛重磅报告:中国住房供应下降90%,第7轮房价上涨即将开始

风雨与阳光
2026-11-06 02:04:55
特朗普“墙倒众人推”,长子和万斯联手,猛烈抨击伊朗战争

特朗普“墙倒众人推”,长子和万斯联手,猛烈抨击伊朗战争

靓仔情感
2026-11-07 01:22:29
杜特尔特亲信说出大实话,反华的菲律宾防长,把中国当作大号越南

杜特尔特亲信说出大实话,反华的菲律宾防长,把中国当作大号越南

乐享人生风雨
2026-11-07 03:10:29
虽说阿姨有30多岁了,但是这样打扮一下反而比年轻的女生更有魅力

虽说阿姨有30多岁了,但是这样打扮一下反而比年轻的女生更有魅力

美女穿搭分享
2026-09-06 09:40:17
美股芯片股盘前涨势扩大,英伟达涨超5%

美股芯片股盘前涨势扩大,英伟达涨超5%

每日经济新闻
2026-11-06 20:04:30
别等失去了才后悔。 厦门小伙暗恋高一班主任多年,大学毕业后果断追娶回家,祝有情人终成眷属

别等失去了才后悔。 厦门小伙暗恋高一班主任多年,大学毕业后果断追娶回家,祝有情人终成眷属

捣蛋窝
2026-10-03 09:50:51
零元面馆是传销?记者实探面馆,需自带碗筷,老板透露经营模式

零元面馆是传销?记者实探面馆,需自带碗筷,老板透露经营模式

华庭讲美食
2026-11-06 07:34:20
“十岁女孩长这样,天塌了”,家长晒低审美照片,刷新了网友认知

“十岁女孩长这样,天塌了”,家长晒低审美照片,刷新了网友认知

世界圈
2026-10-31 18:22:13
京东又一大将确认离职!京东外卖烧数百亿抢市场,份额从31%跌至7%,网友:高薪挖来的人可以离职,烧掉的几百亿退不回来了

京东又一大将确认离职!京东外卖烧数百亿抢市场,份额从31%跌至7%,网友:高薪挖来的人可以离职,烧掉的几百亿退不回来了

火山詩话
2026-11-06 10:25:35
特朗普签发中期选举后首份公告:任何人不得擅自“触碰”!

特朗普签发中期选举后首份公告:任何人不得擅自“触碰”!

上观新闻
2026-11-06 17:06:11
C罗抢先退役|热苏斯懵了|足协的挽留全是嘴活!

C罗抢先退役|热苏斯懵了|足协的挽留全是嘴活!

罐头告诉猫迷
2026-11-07 02:42:09
“认清现实吧,你是妇女,不是少女!”宝妈跟孩子比美,眼前一黑

“认清现实吧,你是妇女,不是少女!”宝妈跟孩子比美,眼前一黑

世界圈
2026-11-04 14:22:37
台海正面交锋!台军公开驱逐大陆战机,紧急时刻,解放军强硬回应

台海正面交锋!台军公开驱逐大陆战机,紧急时刻,解放军强硬回应

花颜蕴韵
2026-11-06 02:34:44
马斯克的预言应验了:零关税的澳大利亚,中国车把日系打穿了

马斯克的预言应验了:零关税的澳大利亚,中国车把日系打穿了

沙雕小琳琳
2026-11-05 04:35:10
今年收复台湾的可能性很大!

今年收复台湾的可能性很大!

果妈聊娱乐
2026-11-06 09:00:07
iPhone Duo才开卖一个月,二代原型机就被拍到了!

iPhone Duo才开卖一个月,二代原型机就被拍到了!

明美无限
2026-11-05 19:40:16
2026-11-07 05:40:49
机床杂志社 incentive-icons
机床杂志社
制造技术、工业机器人
3294文章数 26718关注度
往期回顾 全部

科技要闻

AI机房被卡,美股重挫!英伟达大跌9%

头条要闻

丈夫凌晨4点和陌生女子通话 妻子赌气与异性开房3天

头条要闻

丈夫凌晨4点和陌生女子通话 妻子赌气与异性开房3天

体育要闻

40岁,正是绝杀的年纪!

娱乐要闻

42岁的唐嫣,又上热搜了

财经要闻

市场能接受AI繁荣退潮吗?

汽车要闻

限时权益价8.88万 吉利星愿STAR限定系列发布

态度原创

旅游
本地
家居
时尚
公开课

旅游要闻

直播间低价旅游卡兑现难 文旅消费陷阱如何破?

本地新闻

乌兰察布:以前种土豆,现在种Token

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

把北京喝成一杯酒

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版