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
可控核聚变领域,国内表现优秀的10家公司名单曝光!(建议收藏)

可控核聚变领域,国内表现优秀的10家公司名单曝光!(建议收藏)

元爸体育
2026-01-09 08:49:12
事发上海地铁!男子弄丢5万元婚戒,找到时戴在别人手上摘不下来……

事发上海地铁!男子弄丢5万元婚戒,找到时戴在别人手上摘不下来……

环球网资讯
2026-01-09 14:39:17
美军绑架马杜罗当天,16艘油轮同时出港突围,仅一艘辽宁油轮被扣

美军绑架马杜罗当天,16艘油轮同时出港突围,仅一艘辽宁油轮被扣

安安说
2026-01-09 13:03:19
浙江省省管干部任前公示通告

浙江省省管干部任前公示通告

都市快报橙柿互动
2026-01-09 20:08:00
中方再表态:合作意愿不会改变

中方再表态:合作意愿不会改变

观察者网
2026-01-09 16:12:08
中东国家都意识到了,就算中国高端武器再多,也没办法保护他们!

中东国家都意识到了,就算中国高端武器再多,也没办法保护他们!

近史博览
2026-01-05 20:40:01
大动作!俄国防部:使用“榛树”导弹袭击乌克兰,这是对普京官邸遭袭击的回应!泽连斯基曾表示,有望在2026年上半年结束俄乌冲突

大动作!俄国防部:使用“榛树”导弹袭击乌克兰,这是对普京官邸遭袭击的回应!泽连斯基曾表示,有望在2026年上半年结束俄乌冲突

每日经济新闻
2026-01-09 16:38:10
国足0-0平伊拉克!赛后数据一目了然,不是王钰栋,最大功臣是他

国足0-0平伊拉克!赛后数据一目了然,不是王钰栋,最大功臣是他

球场没跑道
2026-01-09 00:15:45
即日起正式执行,大陆惩罚准时启动,台民调:仅2成台湾人愿参战

即日起正式执行,大陆惩罚准时启动,台民调:仅2成台湾人愿参战

墨羽怪谈
2026-01-08 19:50:26
曹德旺预言要成真?不出意外的话,2026年房地产将迎来5大转折!

曹德旺预言要成真?不出意外的话,2026年房地产将迎来5大转折!

财经保探长
2026-01-09 23:34:33
陈志的可怕,不在他有多狠,而在于他一路顺风顺水

陈志的可怕,不在他有多狠,而在于他一路顺风顺水

热点菌本君
2025-11-10 15:45:57
特朗普威胁伊朗!伊朗:已做好战争准备

特朗普威胁伊朗!伊朗:已做好战争准备

第一财经资讯
2026-01-09 08:13:29
顺风车订单挂了几小时没人接,乘客低下了高贵的头颅:求你了,能不能过来接我

顺风车订单挂了几小时没人接,乘客低下了高贵的头颅:求你了,能不能过来接我

网约车观察室
2025-11-30 10:38:12
俞灏明王晓晨出门约会被偷拍,俞灏明真人死气沉沉,烧伤的脸抢镜

俞灏明王晓晨出门约会被偷拍,俞灏明真人死气沉沉,烧伤的脸抢镜

达西伍红
2026-01-07 20:07:16
12岁男孩在温泉池溺水身亡,父亲悲痛:泡了几十分钟后,悲剧发生……涉事门店仍正常营业

12岁男孩在温泉池溺水身亡,父亲悲痛:泡了几十分钟后,悲剧发生……涉事门店仍正常营业

环球网资讯
2026-01-09 08:50:53
2025年7大烂片出炉,没有最烂只有更烂,你贡献了几张票房?

2025年7大烂片出炉,没有最烂只有更烂,你贡献了几张票房?

八卦南风
2026-01-09 12:00:32
国米被两次点名,齐沃稳定虐菜能力霸榜!意甲前三引援思路解析!

国米被两次点名,齐沃稳定虐菜能力霸榜!意甲前三引援思路解析!

肥强侃球
2026-01-09 23:53:54
台退役上校呼吁:只要大陆答应2个条件,台湾随时可以和平统一!

台退役上校呼吁:只要大陆答应2个条件,台湾随时可以和平统一!

科普100克克
2026-01-09 10:38:43
王石与田朴珺视频流出!她没了仰慕和爱意,他的眼睛透出一股寒意

王石与田朴珺视频流出!她没了仰慕和爱意,他的眼睛透出一股寒意

火山詩话
2026-01-07 06:53:05
58岁江欣燕近况断崖衰老!印堂发黑暴瘦出尖下巴,撞脸日本首相

58岁江欣燕近况断崖衰老!印堂发黑暴瘦出尖下巴,撞脸日本首相

徐帮阳
2026-01-09 19:41:40
2026-01-10 00:55:00
机床杂志社 incentive-icons
机床杂志社
制造技术、工业机器人
3229文章数 26698关注度
往期回顾 全部

科技要闻

市场偏爱MiniMax:开盘涨42%,市值超700亿

头条要闻

特朗普称不想在任期内让大陆改变台湾现状 外交部回应

头条要闻

特朗普称不想在任期内让大陆改变台湾现状 外交部回应

体育要闻

金元时代最后的外援,来中国8年了

娱乐要闻

关晓彤鹿晗风波后露面 不受影响状态佳

财经要闻

投资必看!瑞银李萌给出3大核心配置建议

汽车要闻

助跑三年的奇瑞 接下来是加速还是起跳?

态度原创

健康
旅游
家居
艺术
公开课

这些新疗法,让化疗不再那么痛苦

旅游要闻

“我还会再来!”中共一大纪念馆去年共接待境外观众近10万人次

家居要闻

木色留白 演绎现代自由

艺术要闻

扑面而来的激情:俄罗斯画家斯拉因斯基 大笔触绘画作品!

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