3D打印技術(shù)參考注意到，進(jìn)入2026年后有兩則同類型的重要消息：1月3日，中國(guó)航天科工三院239廠宣布自主研制成功36激光束LPBF金屬3D打印裝備；1月24日，中國(guó)航天科工三院159廠宣布成功研制出60激光束、成形尺寸2m×2m×3m的超大尺寸粉末床熔融LPBF金屬3D打印裝備。

除上述兩家用戶單位外，鐳明激光也于去年宣布推出搭載56束激光，成形空間達(dá)2m×2m×2.7m的該類型裝備。需要指出的是，無(wú)論是36束、56束還是60束激光，無(wú)論是2米還是3米，幾乎只有中國(guó)團(tuán)隊(duì)公開(kāi)在從事如此級(jí)別的研究工作。

這體現(xiàn)出國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域的大膽想象力，充分挖掘激光3D打印技術(shù)顛覆傳統(tǒng)制造流程潛力的積極性，以及我國(guó)從追趕技術(shù)到發(fā)展技術(shù)再到引領(lǐng)技術(shù)進(jìn)步的特色之路。

同時(shí)，兩家用戶單位的連續(xù)發(fā)布也表達(dá)出一個(gè)強(qiáng)烈信號(hào)——我國(guó)航空航天領(lǐng)域?qū)?strong>大尺寸、高效率、低成本金屬3D打印的需求已進(jìn)入新階段。

鐳明激光LiM-X2000H+設(shè)備55激光打印過(guò)程

需要克服的困難有哪些

超多激光、超大幅面LPBF金屬3D打印技術(shù)如實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率3D打印須解決多重困難。

??多激光協(xié)同與精度校準(zhǔn)

幾十束激光在同一時(shí)間協(xié)同打印同一零件的不同部位，必須確保光斑尺寸、輸出功率、焦點(diǎn)位置絕對(duì)一致。任何微小的差異都可能會(huì)造成打印質(zhì)量不均衡，這一點(diǎn)解決起來(lái)就很困難。筆者注意到，華曙高科在解決多光設(shè)備校準(zhǔn)這一問(wèn)題上，特別推出了“一鍵自動(dòng)校準(zhǔn)”技術(shù)，并在1.5米幅面32激光的設(shè)備上進(jìn)行了應(yīng)用，但其還特別強(qiáng)調(diào)校準(zhǔn)本身極為困難。

針對(duì)該問(wèn)題，159廠的報(bào)道指出，研制團(tuán)隊(duì)成功攻克了超多光束高精度搭接與快速校準(zhǔn)、激光失效實(shí)時(shí)補(bǔ)償問(wèn)題。

華曙高科推出了一鍵校準(zhǔn)技術(shù)

??超大幅面下的氣流管理問(wèn)題

大尺寸金屬3D打印面臨的重要問(wèn)題還包括煙塵、飛濺的及時(shí)“吹走”。氣流路徑太長(zhǎng)，煙塵擴(kuò)散范圍大，越大越難打，越打越臟，是大尺寸金屬3D打印面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。EOS旗下AMCM公司于2025年推出了AirSword?氣劍技術(shù)來(lái)解決該問(wèn)題。

但EOS也沒(méi)有開(kāi)發(fā)過(guò)2米打印幅面的裝備，能否在保證吹走飛濺和煙塵的同時(shí)盡量減少粉末被吹走是一個(gè)問(wèn)題。159廠的報(bào)道指出，其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)攻克超大幅面移動(dòng)風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)。根據(jù)筆者對(duì)國(guó)外同行公司相關(guān)技術(shù)的查詢，這是一項(xiàng)氣流“追逐”激光跑的技術(shù)，確有更好的打印環(huán)境凈化能力（已完成解析，后續(xù)發(fā)布）。

AMCM AirSword?氣劍技術(shù)

?? 超重載高精度運(yùn)動(dòng)

以密度較低的鋁合金粉末為例，其粒度范圍為15-53，以2m×2m×3m的容積，如打印滿缸零件，最終機(jī)械結(jié)構(gòu)須承載的粉末重量可能達(dá)到18噸。且Z軸方向高達(dá)3米，在數(shù)米的行程中實(shí)現(xiàn)微米級(jí)的定位精度和重復(fù)定位精度是一項(xiàng)極限考驗(yàn)。此外，如此大幅面或不會(huì)采用雙缸形制，如何實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量鋪粉也是極大挑戰(zhàn)。

對(duì)此，研制單位表示已經(jīng)攻克超重載高精度多級(jí)提升、超大尺寸裝備高精度裝配、超大幅面高效鋪粉技術(shù)。

華曙高科大型大型超音速氫冷預(yù)冷卻器演示樣件

?? 超大幅面制造下的質(zhì)量監(jiān)控

金屬3D打印本身的質(zhì)量監(jiān)控就是難點(diǎn)，而對(duì)于如此巨大幅面的質(zhì)量控制，難度增加更不止一個(gè)檔次，這里講述一個(gè)國(guó)外同行的分析。

Velo3D的Sapphire系列設(shè)備被美國(guó)國(guó)防格外重視，但有報(bào)道指出，國(guó)防用戶通常不太關(guān)注細(xì)節(jié)分辨率，而更注重不同機(jī)器、批次和地點(diǎn)之間結(jié)果的一致性。這意味著要重視重復(fù)生產(chǎn)的理念，以及其逐層原位過(guò)程監(jiān)控技術(shù)。

鉑力特16激光設(shè)備運(yùn)行過(guò)程

在超大幅面、數(shù)十束激光同步工作的場(chǎng)景中，需要對(duì)數(shù)十個(gè)熔池進(jìn)行同步、高速、高分辨率在線監(jiān)測(cè)，并適時(shí)處理海量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)缺陷，這確實(shí)是極大的挑戰(zhàn)。

面對(duì)這種情況，AI技術(shù)已經(jīng)被該技術(shù)領(lǐng)域所關(guān)注。在國(guó)內(nèi)，鉑力特就2025年宣布推出了由人工智能驅(qū)動(dòng)的金屬3D打印質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，它能夠精準(zhǔn)識(shí)別缺陷并能實(shí)時(shí)提供反饋。

鉑力特基于AI的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)如此大型的激光粉末床熔融3D打印機(jī)高效、穩(wěn)定運(yùn)行，159廠攻克了巨量粉末快速清理技術(shù)，共7項(xiàng)關(guān)鍵難題，累計(jì)申請(qǐng)專利20余項(xiàng)。

該裝備的成功研制，在成形尺寸與激光光束數(shù)量兩大核心指標(biāo)上同時(shí)取得重大突破，標(biāo)志著我國(guó)在高端大型增材制造裝備領(lǐng)域躋身世界前列。

制造潛力遠(yuǎn)不止“更大更快”

無(wú)論60激光還是36束激光，大型粉末床熔融增材制造裝備的研制，如能高質(zhì)量、高效、穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，便已具備國(guó)之重器的價(jià)值。

它的直接意義在于，可進(jìn)一步釋放3D打印技術(shù)一體化制造的想象力，實(shí)現(xiàn)超大型整體構(gòu)件的制造模式。傳統(tǒng)上，如火箭貯箱箱底、整體式翼梁、一體化機(jī)身框架、大型天線支架等的大型零件，或依賴萬(wàn)噸級(jí)重型鍛壓機(jī)，或需要使用數(shù)十、數(shù)百個(gè)零件通過(guò)螺栓或焊接連接，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)冗余、重量難減、制造周期長(zhǎng)。而兩米級(jí)LPBF金屬3D打印機(jī)，則為這些超大型零件帶來(lái)了新的解決方案，同時(shí)也為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和裝備升級(jí)帶來(lái)了更多想象空間。

159廠報(bào)道也指出，該裝備為我國(guó)航空航天等領(lǐng)域超大型復(fù)雜金屬構(gòu)件的整體成形提供了先進(jìn)制造手段。其高效率、高精度的成形能力，有望顯著提升相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和制造效能，為我國(guó)高端裝備自主制造能力的跨越式提升注入核心動(dòng)力。

想象力不斷被打破，正是金屬3D打印技術(shù)發(fā)展的重要特點(diǎn)。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作，未經(jīng)聯(lián)系授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。

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