一、引言

激光增材制造技術(shù)，又稱為激光3D打印技術(shù)，是在計算機(jī)輔助下，把三維實(shí)體模型切片處理為二維層片，二維層片再離散為一維線條，采用激光熔覆技術(shù)進(jìn)行逐點(diǎn)堆積，最終實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體零件成形的激光制造技術(shù)。同傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，該技術(shù)具有柔性化、易于實(shí)現(xiàn)智能化、生產(chǎn)周期短、能生產(chǎn)出很高力學(xué)性能的零件等特點(diǎn)，該技術(shù)已經(jīng)在航空、國防、交通、能源、冶金、礦采等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并展現(xiàn)出誘人前景。

激光增材再制造是以激光熔覆技術(shù)為基礎(chǔ)，對服役失效零件及誤加工零件進(jìn)行幾何形狀及力學(xué)性能恢復(fù)的技術(shù)行為。現(xiàn)代工業(yè)及國防的許多重大裝備生產(chǎn)工藝復(fù)雜、工序長、成本高，這些裝備在服役的過程中，一些關(guān)鍵零部件往往會由于磨損、腐蝕、疲勞、事故等原因而失效，從而影響設(shè)備正常運(yùn)行使用，如能對這些高附加值零件進(jìn)行修復(fù)再制造，則可以保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、節(jié)約成本，創(chuàng)造極大的經(jīng)濟(jì)效益。一些零件的加工程序復(fù)雜、難度高，容易出現(xiàn)誤損傷，許多時候，誤加工的零件只能做報廢處理，這將造成極大的浪費(fèi)和損失，對這些誤加工的零件進(jìn)行增材制造修復(fù)，可以大大提高零件合格率，縮短生產(chǎn)周期，提高經(jīng)濟(jì)效益，挽回?fù)p失。激光增材再制造是一種先進(jìn)的再制造修復(fù)手段，該技術(shù)熱源能量集中，可在對基體性能影響較小的情況下，實(shí)現(xiàn)零件的幾何形狀及力學(xué)性能的高質(zhì)量恢復(fù)，采用該技術(shù)對服役失效及誤加工零部件進(jìn)行再制造修復(fù)，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。目前激光增材再制造技術(shù)已經(jīng)在航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、鋼鐵冶金、軍隊伴隨保障等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

激光增材再制造技術(shù)原理與激光3D打印技術(shù)相近，但又有其自身的特點(diǎn)。典型的激光增材再制造流程如下：拆解—清洗—分類—檢測—判別—再制造修復(fù)—（熱處理）—后加工—檢驗(yàn)。對于拆解清洗后的待再制造件，需要先進(jìn)行無損檢測及壽命評估，然后對于能再制造零件進(jìn)行再制造修復(fù)，接著再進(jìn)行后熱處理及后加工，最后對再制造零件的質(zhì)量進(jìn)行檢測評價，判定再制造產(chǎn)品是否合格，其中最核心的階段是修復(fù)階段。同激光3D打印技術(shù)相比，激光增材再制造技術(shù)還需要關(guān)注再制造過程對基體的熱損傷、再制造材料同基體的界面、再制造材料同基體的物性匹配等問題，問題更為復(fù)雜。對于激光3D打印技術(shù)，整個零件都是通過逐點(diǎn)掃描堆積成形的，因此，其制造周期相對較長、成本較高，與此相對，激光增材再制造以失效或者誤加工零件為基體，需要恢復(fù)的尺寸往往很有限，其制造周期短、成本低，因此，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益更加顯著。

二、激光增材再制造技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

激光增材再制造技術(shù)是裝備高性能修復(fù)先進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)在不同工業(yè)領(lǐng)域高端裝備高附加值零件維修中獲得了重要應(yīng)用。英國Rolls－Royce公司把激光熔覆技術(shù)用于RB211型燃?xì)廨啓C(jī)葉片的修復(fù)；美國Optpmec Design公司采用激光熔覆成形技術(shù)對T700飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件的磨損進(jìn)行修復(fù)；美國Huffman公司也采用激光熔覆成形技術(shù)對鎳基高溫合金及鈦合金航空葉片進(jìn)行了修復(fù)；美軍已成功研制的“移動零件醫(yī)院”（簡稱為MPH系統(tǒng)）利用激光熔覆技術(shù)進(jìn)行金屬零件的快速制造和再制造，該系統(tǒng)已經(jīng)列裝美國海軍和陸軍，并在阿富汗戰(zhàn)場發(fā)揮了重要作用。目前激，光熔覆技術(shù)已在世界各主要工業(yè)國家獲得了大量的研究和應(yīng)用。

在我國，激光增材再制造技術(shù)也在近十幾年取得很大進(jìn)展，其工程化應(yīng)用范圍也逐步擴(kuò)大，在航空工業(yè)和武器裝備維修領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。某工廠采用激光增材再制造技術(shù)，對航空發(fā)動機(jī)葉片及飛機(jī)其它承力件進(jìn)行修復(fù)再制造。中科院自動化所將增材再制造技術(shù)用于航空發(fā)動機(jī)渦輪導(dǎo)向器及船舶葉片的修復(fù)。裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是國內(nèi)再制造領(lǐng)域唯一的國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在激光增材再制造方面，承擔(dān)完成了裝備預(yù)先研究項目、國家自然科學(xué)基金項目、國家973項目和企業(yè)合作項目等一系列國家、軍隊和企業(yè)科研任務(wù)，在激光增材再制造的材料、工藝、性能表征等方面做了深入研究和探索，解決了重載車輛發(fā)動機(jī)凸輪軸、鑄鐵缸蓋、滲碳齒輪以及高速列車車軸、大型壓縮機(jī)葉輪和多種軸類件等典型裝備零件再制造技術(shù)難題，創(chuàng)造了顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

激光增材再制造技術(shù)已經(jīng)成為高端裝備服務(wù)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段。國內(nèi)已經(jīng)有激光增材再制造企業(yè)近300家，其中沈陽大陸激光技術(shù)有限公司是國內(nèi)最早基于激光熔覆技術(shù)開展激光增材再制造服務(wù)的高科技公司，已把激光增材再制造技術(shù)應(yīng)用于多個工業(yè)領(lǐng)域，成功解決了航空裝備、冶金設(shè)備、石化設(shè)備、能源電力設(shè)備和礦采設(shè)備等重要零部件的應(yīng)急搶修和再制造難題，創(chuàng)造了重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

目前，浙江工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、裝甲兵工程學(xué)院、廣州中科院先進(jìn)技術(shù)研究所、南京先進(jìn)技術(shù)研究院、沈陽大陸激光技術(shù)有限公司、遼寧思達(dá)思克實(shí)業(yè)有限公司等科研院所和企業(yè)對激光增材再制造技術(shù)工藝、裝備和材料及應(yīng)用進(jìn)行了深入研究和實(shí)踐，已經(jīng)形成了高校、科研院所和工廠企業(yè)三方競爭而又協(xié)作發(fā)展的格局，構(gòu)成了我國激光增材再制造技術(shù)研究和應(yīng)用的主力軍。

審核編輯 黃昊宇