激光金屬增材制造實現“多線并行”

南京航空航天大學材料科學與技術學院、江蘇省高性能金屬構件激光增材制造工程實驗室教授顧冬冬團隊，提出材料—結構—性能一體化激光金屬增材制造的整體性概念。日前，相關綜述論文發表于《科學》。

激光增材制造（3D打印）技術可滿足現代工業對難加工金屬構件短周期、高精度、高性能制造的重大需求。但激光增材制造逐點逐域的局部成形特性，決定了工藝過程和成形性能涉及宏觀—介觀—微觀至少6個數量級的跨尺度形性協調。傳統增材制造遵循典型的串聯式路線，即結構設計—材料選擇—加工工藝—實現性能;但因材料、結構和工藝等多因素耦合規律復雜，激光增材制造精確成形要反復試錯，造成金屬構件高性能目標實現困難。

針對這些問題，顧冬冬團隊發展了新的材料—結構—工藝—性能一體化“并行模式”，在復雜整體構件內部同步實現多材料設計與布局、多層級結構創新與打印，以主動實現構件的高性能和多功能。

顧冬冬表示，該方法實現了“適宜材料打印至適宜位置”和“獨特結構打印創成獨特功能”。前者從合金和復合材料內部多相布局、二維和三維梯度多材料布局、材料與器件空間布局3個復雜度層級，揭示了多材料構件激光增材制造的科學內涵、成形機制與實現途徑。后者揭示了拓撲優化結構、點陣結構、仿生結構增材制造的本質是分別將優化設計的材料及孔隙、最少的材料、天然優化的結構打印至構件內最合適的位置，提出了基于上述三類典型結構創新設計及增材制造實現輕量化、多功能化的原理、方法、挑戰及對策。

（來源：中國科學報）

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