水电之家讯：金属材料增材制造技术，又称3D打印技术、激光快速成型技术，主要以金属粉末(尺寸小于1mm的金属颗粒群)、颗粒或金属丝材为原料，通过CAD模型预分层处理，采用高功率激光束熔化堆积生长(“增材制造”)，直接从CAD模型一步完成高性能构件的“近终成形”，可分为激光直接熔化制造技术(Laser Melting Deposition, LMD)和选择性激光熔化技术(Select Laser Melting，SLM)。与传统的金属零件加工技术相比，金属材料增材制造技术有着无法比拟的优点。
增材制造技术发展经历了3个阶段，1892~1988年的技术孕育期、1988年开始的快速原型技术及20世纪90年代初期以来的直接增材制造。
1979年，UTRC提出激光立体成形技术概念并制作出航空发动机涡轮盘模拟件;1994年起，Rolls-Royce探索航空发动机零件激光成形，另外英国利物浦大学和美国密西根大学、加拿大国家研究委员会集成制造技术研究所、瑞士洛桑理工学院、美国Sandia国家实验室、美国Los-Alamos国家实验室、美国Aeromet公司、美国宾州大学、英国伯明翰大学等都相继开展研究。由于LMD同轴送粉效率高，材料致密性好，因此，越来越多的用于大型零件的增材制造及零件修复工作。
国外有关大型零件增材制造技术的研究主要集中在美国。1995~2005年间，在美国国防部先进研究计划署及海军研究办公室等部门的巨额资助下，美国约翰哈普金斯大学、宾夕法尼亚州立大学及MTS公司等对飞机钛合金结构件激光快速成形技术进行了大量研究并取得重大进展，在此基础上，1998年由MTS公司独资成立了专门从事飞机钛合金结构件激光快速成形制造技术研发和工程化应用的AeroMet公司，与波音、洛克希德˙马丁及诺斯罗普˙格鲁曼等美国三大军用飞机制造商合作，在美国空军“锻造计划”(Air Force’s Forging Initiative)、陆军制造技术计划(Army’s Mantech Program)、国防部“军民两用科技计划”(Dual Use Science and Technology Program)等资助下，致力于飞机钛合金结构件激光快速成形技术研究及其在飞机上的应用关键技术研究。2000年9月在波音和洛克希德˙马丁公司完成了对激光直接成形钛合金全尺寸飞机机翼次承力结构件研究，构件静强度及疲劳强度达到飞机设计要求;2001年为波音公司F/A-18E/F舰载联合歼击/攻击机验证机小批量试制了发动机舱推力拉梁、机翼转动折叠接头、翼梁、带筋壁板等飞机钛合金次承力结构件，其中F/A-l8E/F 翼根吊环满足疲劳寿命谱4倍要求，随后静力加载到225%也不破坏; 2002年实现激光快速成形钛合金次承力结构件在F/A-18验证机上的装机应用。此外，美国还将应用于F-22接头的制造，试验结果表明其疲劳寿命高出寿命谱的两倍。
在LMD技术取得一定突破的时候，国外还将该技术广泛用于损伤零件的修复，包括飞机零部件腐蚀零件、航空发动机磨损等零件的修复。美国AeroMet公司采用激光成形技术完成了F15战斗机中机翼梁的检修;美国Optomec Design公司，采用激光成形技术进行了T700美国海军飞机发动机零件的磨损修复;瑞士洛桑理工学院采用激光成形技术修复单晶涡轮叶片。
3D打印将成为陆地和航空燃气轮机组件的主流生产方式
目前，世界航空发动机垄断巨头GE、PW、RR等公司都已将目光锁定在了该技术上，并增大在增材制造方面的研制投入。
GE公司打出了“给我打印一台喷气发动机”的口号并进行了相关的研究工作。GE公司利用LMD技术对相关零件试制进行了技术验证。在复合材料风扇叶片金属加强边试制方面，先利用激光立体成形制备金属加强边毛坯件后再进行机械加工。整个加强边长约101.6mm，壁厚0.8~1.2mm，最终加工变形仅为0.12mm，另外，GE公司还利用增材制造技术实现了Leap-X发动机离心式燃油喷嘴的“打印” 。3D打印技术的应用已经延伸到GE的所有业务领域，比如其将钴铬合金用于喷气发动机的制造，而这项技术最初是用于关节置换和牙科植入物的。GE Oil & Gas在意大利Talamona的工厂里新设了两条新高科技产品部件生产线。其中一条新型喷嘴生产线是GE Oil & Gas的第一条完全自动化生产线，另外一条生产线主要使用激光技术来3D打印燃气涡轮机燃烧室中的燃烧器。两条新生产线已经开始运行，并将在2017年开始进入全面生产。
西门子公司将从2014年1月起开始采用3D打印技术制造燃气轮机的金属零部件，整个过程从三维CAD数据模型开始几个小时内，完全自动地，不通过任何机加工而产生高度复杂的几何形状。对于某些类型的燃气轮机，其损坏部件使用3D打印机进行维修可以节省90%的维修时间。2016年初，西门子宣布在瑞典投资2140万欧元，在瑞典建设3D金属打印制造厂，开始批量生产工业金属零件，包括燃气轮机零件。
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