19個增材制造項目，“十四五”國家重點研發(fā)計劃2022年申報指南發(fā)布

2022年3月6日,，南極熊獲悉,，科技部印發(fā)了“十四五”國家重點研發(fā)計劃“增材制造與激光制造”重點專項2022年度項目申報指南(征求意見稿)，與之前發(fā)布的重點專項一樣,，依然將增材制造與激光制造合為一個重點專項,，2022年度項目共包含四個大的方向，共計28個項目,，其中有19個項目涉及到增材制造技術（標紅）,。涵蓋基礎理論和前沿技術、核心功能部件,、關鍵技術與裝備,、典型應用示范。所有項目的組織方式建議均為：公開競爭,。

以下是“十四五”國家重點研發(fā)計劃“增材制造與激光制造”重點專項2022年度項目申報指南（征求意見稿）的全文（文末可下載）,，其中涉及到增材制造（3D打印）的項目我們使用紅色標注,。從項目的需求來看,，均屬于3D打印行業(yè)前沿、尖端的技術研究方向。在一定程度上印證了,，我國已經(jīng)具備常規(guī)的增材制造技術,，正在向更加高精尖的方向努力。

“十四五”國家重點研發(fā)計劃“增材制造與激光制造”

重點專項2022年度項目申報指南

(征求意見稿)

1. 基礎理論和前沿技術
1.1 跨尺度自潤滑復合結構增材制造

研究內(nèi)容：針對我國航空航天和高端裝備對高度集成,、精準按需潤滑以及潤滑異形件的設計與制造需求,，開展復合潤滑功能組件整體化增材制造研究，研究增材制造專用自潤滑功能材料設計制備,、跨尺度潤滑功能結構,、尺寸突變異形構件一體化精密制造關鍵技術，研發(fā)面向增材制造的自潤滑復合材料體系,，探索精準按需潤滑結構增材制造新原理,、新工藝，研究面向增材制造的可控自潤滑表界面材料精準設計與構筑新方法,，建立跨尺度增材制造平臺,，發(fā)展?jié)櫥�功能準確定制化系統(tǒng)設計與一體化制造技術。

考核指標：形成不少于2 類適用于增材制造的自潤滑復合材料體系,，使用溫度≥150℃,，載荷≥100N，摩擦系數(shù)≤0.05,，磨損率≤5×10-5mm3/Nm,；研制跨尺度自潤滑復合結構增材制造裝備，最大成形尺寸不小于600mm×600mm×600mm,；實現(xiàn)0.5μm~500mm 范圍內(nèi)跨尺度自潤滑復合結構的可編程設計與一體化增材制造,，復合結構孔隙率≤1%,，體積收縮率≤5%,，拉伸強度≥100MPa，斷裂韌性≥5MPa·m1/2,；在航空,、航天、核等不少于3 個領域通過功能應用驗證,，相比傳統(tǒng)制造組件,，裝配件數(shù)量減少50%，減重30%,，制造周期縮短20%,。

組織方式建議：公開競爭

1.2 飛秒激光-電化學復合微納增材制造

研究內(nèi)容：針對三維復雜金屬微納結構的飛秒激光輔助定域電化學增材制造，探索微結構無掩膜激光-電化學雙耦作用定向誘導粒子原位增材制造機理,，研究飛秒激光誘導下定域電化學沉積組織-結構-功能一體化微納制造新方法,，研究激光-電化學復合能場亞微米復雜構型和微米功能結構陣列制造、納米體元與微米構型精準調(diào)控等技術。

考核指標：建立模擬仿真模型1 套,；實現(xiàn)三維復雜結構微細金屬構件制造：金屬純度≥99.5%,，體積沉積率≥10μm3/s；在微米尺度曲面上實現(xiàn)深寬比≥500 的微細結構,，與底面的過渡圓弧半徑≤2μm,；復雜微結構陣列面積≥2mm2，陣列中單體結構尺寸精度≤300nm,。

組織方式建議：公開競爭

1.3 材料組分三維精確可控的粉末床熔融金屬增材制造

研究內(nèi)容：研發(fā)面向粉末床熔融增材制造的在線多組分材料精確添加技術,，研究材料組分三維可控的非均質粉末床熔融增材制造工藝特性、材料原位冶金行為,、材料梯度/界面行為和組織性能演化規(guī)律,，明晰非均質材料構件成形過程中的應力-形變演化規(guī)律，建立非均質材料梯度/界面行為,、組織與性能協(xié)同調(diào)控方法,，研發(fā)材料成分過渡區(qū)間精確調(diào)控和后續(xù)熱處理等關鍵技術，實現(xiàn)材料組分三維精確可控構件的創(chuàng)新設計,、制造及評價,。

考核指標：研發(fā)出材料組分三維精確可控的非均質粉末床熔融增材制造裝備；可實現(xiàn)不少于4 種材料組分的獨立精確可控添加,，材料過渡區(qū)間可在0.1mm~10mm 范圍內(nèi)沿任意三維方向精確可調(diào),，材料組分變化區(qū)域位置控制精度±0.3mm；成形結構最大尺寸≥250mm,，構件成形精度達±0.2mm,，表面粗糙度≤Ra6.3μm；完成不少于3 類具有材料三維精確分布的金屬復雜精密構件的設計與制造,關鍵性能/功能指標提升≥30%,。

組織方式建議：公開競爭

1.4 柔性光電器件的激光光場調(diào)控微納制造

研究內(nèi)容：面向柔性光電器件中的關鍵微納結構,，研究激光時域/空域/頻域光場調(diào)控方法，探索激光調(diào)控光場與柔性光子器件材料相互作用的新現(xiàn)象與新效應,，研究激光遠場與微腔等近場光學效應結合的宏微納跨尺度無掩膜加工新技術,，研制遠場-近場復合光場的無掩膜高效激光微納制造裝備。

考核指標：建立空間跨尺度復合光場調(diào)控模型,；實現(xiàn)跨越7 個數(shù)量級以上的宏微納多級結構制造,，線寬優(yōu)于80nm；單次曝光加工面積>25cm2,、單次曝光微納結構單元數(shù)量超過2 百萬個,、拼接面積>100cm2；面向可穿戴定向光源,、光電探測,、光學傳感等混合集成柔性光電器件,，實現(xiàn)1~3 項重大應用。

組織方式建議：公開競爭

1.5 異質仿生結構設計及一體化增材制造

研究內(nèi)容：探索仿生結構中材料/結構的多重耦合行為與機制,，研究與高效減振,、智能變形、損傷自修復等功能需求匹配的仿生結構模塊化設計方法,，揭示基于異質材料增材制造的仿生功能模塊化調(diào)控規(guī)律,，發(fā)展功能模塊化構件的多維度、多尺度和異質材料的仿生設計技術,；研究異質材料體系下模塊化仿生構件的一體化增材制造關鍵技術,，研發(fā)面向增材制造的宏微構型-異質材料仿生結構設計、仿真與工藝規(guī)劃平臺,，發(fā)展多場復雜應用環(huán)境下增材制造宏微構型-異質材料仿生構件的性能評價技術,。

考核指標：建立基于異質材料一體化增材制造的功能集成仿生結構設計平臺，損耗因子,、結構變形量和損傷修復量等功能指標提升30%以上,，異質界面強度不低于母材的70%，成形精度優(yōu)于±0.2/100mm,；建立一套仿生結構設計數(shù)據(jù)庫,，仿生單元庫包含不少于10 種構型種類，復合界面庫包含不少于5 種界面種類,，不少于5 種仿生結構設計模板,；實現(xiàn)基于鈦合金、鎳鈦合金等異質材料的仿生結構一體化制造,；制定不少于2 件仿生設計的國際或國家標準,，實現(xiàn)仿生構件在不少于2 個領域（航天、海洋等）的應用驗證,，具備高效減振,、損傷自修復、智能變形等功能,。

組織方式建議：公開競爭

1.6 功能化活性心肌組織增材制造

研究內(nèi)容：針對心肌組織損傷治療,，開展活性心肌組織高精度增材制造及其功能再生方法研究,。研究功能化活性心肌組織復雜微結構系統(tǒng)的仿生設計方法,；研究具有電傳導能力的活性心肌組織增材制造新原理與新工藝；研究增材制造活性心肌組織的體外三維定向排布生長與高頻同步跳動方法,，以及體外活性心肌組織電信號特征與其生物功能的作用關系,；研究大型動物大面積心肌病變?nèi)睋p修復的考核評價方法。

考核指標：功能化活性心肌組織打印過程滿足活性植入物的安全標準,，最小打印尺寸≤30μm,，細胞活性≥90%，細胞密度≥2×107 個/mL；增材制造心肌組織力學與天然心肌跳動變形相匹配,，可體外連續(xù)成活≥10 天,，實現(xiàn)大面積同步跳動頻率≥100 次/分鐘；開展大型動物實驗≥20 例,，可修復心肌病變區(qū)域30mm×20mm,，活性心肌厚度≥2mm，可與宿主心肌組織融合生長,。

組織方式建議：公開競爭

1.7 面向前沿探索制造新原理（青年科學家）

研究內(nèi)容：針對新能源,、新材料等新興產(chǎn)業(yè)領域重大需求，重點開展難熔金屬材料增材制造,、超快激光制造中光子-電子-晶格相互作用觀測與調(diào)控,、噴墨共形打印、復合制造,、仿生功能制造等前沿制造新原理新方法研究,。

考核指標：青年科學家項目可參考指南支持方向組織項目申報，但不受研究內(nèi)容和考核指標限制,。

組織方式建議：公開競爭

2. 核心功能部件

2.1 激光粉末床熔融增材制造在線監(jiān)控與質量評價技術

研究內(nèi)容：研究合金成分,、跨尺度微觀組織/缺陷、應力/形變狀態(tài)與激光粉末床熔融增材制造過程特征信息的相互關系,；研究增材制造熔池動態(tài)行為,、非均質宏/微觀組織特征的多物理場在線監(jiān)測方法和在線質量評價技術體系，研發(fā)粉末狀態(tài)快速準確識別與分類,、熔池信息特征提取及質量預判,、逐層熔凝區(qū)域組織/缺陷識別和輪廓變形分析等關鍵技術；發(fā)展基于在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的多信息融合及高效率深度學習模型,，明晰工藝參數(shù)-特征信息-制造質量關聯(lián)關系,，研發(fā)高效在線質量評價、特征識別與參數(shù)控制方法,。

考核指標：針對激光粉末床熔融增材制造開發(fā)≥3 種在線監(jiān)控模塊,，可在線識別10 類以上非正常制造狀態(tài)特征；建立高效率監(jiān)控和評價算法模型,，鋪粉缺陷識別準確率≥90%,，漏檢率≤5%，制造過程熔池溫度監(jiān)測精度高于±5%,，鋪粉缺陷與故障響應100%,；建立規(guī)模≥50TB,，涵蓋工藝屬性數(shù)據(jù)≥10類,、過程監(jiān)控數(shù)據(jù)≥6 類,、標記質量評價參數(shù)≥6 類的共享數(shù)據(jù)庫，開放數(shù)據(jù)下載利用率≥80%,；在不少于25 家企業(yè)（≥400臺粉末床熔融增材制造裝備）實現(xiàn)應用驗證,，制定激光粉末床熔融在線監(jiān)控與質量評價規(guī)范、標準≥10 份,。

組織方式建議：公開競爭

2.2 大型復雜構件制造過程在線檢測與智能調(diào)控技術

研究內(nèi)容：面向重大裝備的高性能焊接與增材制造,，研究大型復雜結構制造過程中的在線三維形貌及變形的跨尺度光學測量技術、制件與制造加工頭的多自由度位姿測量技術,；研究制造過程中熔池特征尺寸和溫度場表征,、制造缺陷非接觸式在線檢測技術；研發(fā)從微觀位錯演化到宏觀結構件變形失效的跨尺度增材制造熱力模擬預測技術和方法,；揭示制造工藝與位錯-晶界多級微結構,、結構變形和制造缺陷的關聯(lián)關系；研究面向大型結構的表面形貌,、結構變形,、構件溫度和制造缺陷等成形質量自適應閉環(huán)控制系統(tǒng)與裝備。

考核指標：研發(fā)出大型結構件焊接和增材制造過程中的多物理場在線檢測和智能調(diào)控系統(tǒng),，實現(xiàn)6 種以上光束模式自適應調(diào)控,，工況環(huán)境下制造過程實時三維形貌與變形測量精度80μm/m；熔池特征尺寸檢測精度20μm,，溫度場測量精度達到±1%,，增材制造構件缺陷在線檢測分辨率90μm；研發(fā)出增材制造多尺度模擬預測軟件,，可實現(xiàn)百納米至米級跨尺度仿真預測,；制定大型構件制造在線檢測與智能調(diào)控規(guī)范和標準10 項，應用于激光電弧復合焊接,、電弧增材制造等2 種以上設備,，并
在艦船、特種車輛,、建筑等領域3 類以上8m 級結構件增材制造,、3 類以上8m 級結構件焊接中實現(xiàn)應用驗證。

組織方式建議：公開競爭

2.3 增材制造構件長壽命服役行為表征與調(diào)控關鍵技術

研究內(nèi)容：研究增材制造構件在高溫環(huán)境與復雜應力條件下的長壽命服役性能表征方法,，典型增材制造構件/材料長壽命試驗標準與疲勞數(shù)據(jù)庫,；研究增材制造構件微結構/缺陷與長壽命服役行為的關聯(lián)機制，制造工藝-微結構/缺陷-服役性能的映射關系,；研究提高服役壽命的增材制造缺陷/微結構在線調(diào)控技術,，發(fā)展高服役性能構件增材制造工藝的優(yōu)化方法；研究增材制造構件長壽命疲勞的評估技術,。

考核指標：建立可應用于復雜服役環(huán)境增材制造構件材料的長壽命疲勞試驗方法與裝備,，可實現(xiàn)最高測試溫度≥1200℃，應力加載類型≥4 種,，≥1010 周次的壽命測試,；建立復雜服役環(huán)境下不少于5 種典型增材制造構件/材料的疲勞性能數(shù)據(jù)庫；基于調(diào)控使增材制造典型構件增壽幅度≥100%,；形成帶有缺陷的構件長壽命疲勞強度評估方法,，預測誤差≤10%；在航空,、車輛,、軌道交通等領域實現(xiàn)應用驗證，制定增材制造長壽命服役行為表征與調(diào)控關鍵技術規(guī)范和標準≥5 項,。

組織方式建議：公開競爭

2.4 制造用高性能高功率飛秒激光器

研究內(nèi)容：探索飛秒激光產(chǎn)生,、放大、線性和非線性調(diào)控過程的動力學機制,，以及高功率大能量飛秒激光放大時由于增益導致的脈沖寬度劣化機制,；攻克高單脈沖能量飛秒激光熱管理、模式控制,、高效率長壽命飛秒頻率轉換等關鍵技術,，研究倍頻產(chǎn)生高功率紫外飛秒激光參量的穩(wěn)定控制及優(yōu)化技術，開展高功率大能量飛秒激光器模塊化設計和系統(tǒng)集成技術研究,。

考核指標：紅外與紫外飛秒激光脈沖寬度≤500fs,；紅外輸出平均功率≥200W 且穩(wěn)定性<1%（100 小時內(nèi)的均方根誤差），最大單脈沖能量≥2mJ,；紫外輸出平均功率≥30W 且穩(wěn)定性<2%（100 小時內(nèi)的均方根誤差）,，最大單脈沖能量≥300μJ；實現(xiàn)制造用高功率飛秒激光器銷售≥100 臺,。

組織方式建議：公開競爭

2.5 制造用高性能高功率皮秒激光器

研究內(nèi)容：開展皮秒激光增益分布優(yōu)化,、模式控制機制和有效熱管理等技術研究，攻克均勻泵浦,、長壽命皮秒鎖模及非線性抑制等關鍵技術,，研究倍頻轉化效率提升、紫外皮秒激光光束質量控制及延壽等技術,，研制高穩(wěn)定性高功率紅外,、紫外皮秒激光器產(chǎn)品。

考核指標：紅外皮秒激光器：平均功率≥1000W,，最大單脈沖能量≥25mJ,，脈沖寬度≤10ps；紫外皮秒激光器：平均功率≥50W,，單脈沖能量≥0.5mJ,，脈沖寬度≤10ps,，實現(xiàn)倍頻晶體壽命≥2000 小時的穩(wěn)定工作，實現(xiàn)100 套高功率皮秒激光器生產(chǎn)銷售,。

組織方式建議：公開競爭

3. 關鍵技術與裝備

3.1 非均質材料飛秒激光制造技術與裝備

研究內(nèi)容：面向復雜構件涉及的復合,、多層膜、多孔等非均質材料的高性能加工共性需求,，建立飛秒激光加工過程中光子能量吸收,、電子狀態(tài)變化、等離子體噴發(fā),、成形成性等多尺度連續(xù)觀測系統(tǒng),；從電子層面研究飛秒激光時/空/頻域協(xié)同整形的非均質材料加工新方法，突破損傷控制,、選擇性加工等關鍵工藝技術,，研發(fā)飛秒激光跨尺度柔性加工裝備和三維復雜構件微細加工裝備。

考核指標：多尺度連續(xù)觀測系統(tǒng)：跨越15 個時間數(shù)量級,，峰值幀速率≥5000 億幀/秒,，連續(xù)觀測圖像序列≥6 幀/次；跨尺度柔性加工裝備：復合材料切割/制孔損傷程度較傳統(tǒng)加工降低一個數(shù)量級,，可加工尺度覆蓋100μm~5m,；三維復雜構件微細加工裝備：多孔材料微錐加工錐頂銳度曲率半徑≤10μm。在大型衛(wèi)星天線及太陽翼機構,、慣性導航,、微小衛(wèi)星空間推進系統(tǒng)等關鍵構件上實現(xiàn)應用驗證。

組織方式建議：公開競爭

3.2 陶瓷多材料連續(xù)成形光固化增材制造技術與裝備

研究內(nèi)容：研究高固含量/低粘度陶瓷打印漿料流變機理與穩(wěn)定性優(yōu)化方法,，攻克陶瓷光固化增材制造精度光散射調(diào)控技術,。研發(fā)陶瓷多材料連續(xù)成形光固化增材制造技術與裝備，開展高效加工策略與成形效能評估研究,，開發(fā)材料-工藝-裝備全鏈條性能評價方法,。

考核指標：研發(fā)高固含量/低粘度陶瓷漿料及多材料連續(xù)成形光固化增材制造裝備，陶瓷漿料固含量≥60%,，粘度≤5Pas,，實現(xiàn)≥3 種陶瓷材料的一體化增材制造；增材制造多材料構件的尺寸≥150mm×100mm×300mm,，最小典型結構特征尺寸精度≤±0.1mm,，增材制造效率≥60cm3/h；增材制造多材料陶瓷的斷裂韌性≥10MPa·m1/2,；不少于3 種增材制造多材料陶瓷制品在生物醫(yī)療,、航空航天等領域應用驗證，制定陶瓷多材料連續(xù)成形光固化增材制造的技術規(guī)范和標準2 項。

組織方式建議：公開競爭

3.3 大能量高重頻脈沖激光智能清洗技術與裝備

研究內(nèi)容：研究納秒脈沖能量輸出能力提升的新方法,，開展大能量高重頻脈沖激光光束控制,、模式調(diào)控、高功率關
斷和多級放大等技術研究,；揭示大能量納秒脈沖激光高效高質清洗機制,，攻克基于機器視覺的精確定位,、智能選區(qū),、殘留物快速識別、復雜曲面路徑智能規(guī)劃,、雙光束聯(lián)動無縫無重疊拼接等關鍵技術,，研制具備復雜曲面結構高效循環(huán)作業(yè)的激光智能化清洗成套工藝與裝備。
考核指標：納秒激光器：平均功率≥2kW,，單脈沖能量≥0.5J,，脈沖寬度≤100ns，光束質量≤30mm·mrad,。激光清洗裝備：單層清洗厚度≥50μm,，清洗效率≥80m2/h，清洗殘留物自動識別時間（以復雜曲面構件,、表面積>5m2 為考核）≤60s,，定位精度≤0.02mm，識別率≥90%,，在航空領域清洗方面實現(xiàn)典型應用,。

組織方式建議：公開競爭

3.4 薄壁弱剛性構件激光電解復合高效銑削加工技術與裝備

研究內(nèi)容：針對薄壁弱剛性整體復雜構件制造瓶頸，研究氣液環(huán)境下激光束流作用過程,、超高電流密度電化學加工材料去除機制及成形規(guī)律,；研究激光-電解復合銑削制造新方法，攻克復合能量場形性調(diào)控,、束流流域設計等關鍵技術,；研制大型構件激光-電解復合銑削加工裝備。

考核指標：研制激光電解復合銑削加工裝備：行程≥1500mm×1500mm×800mm,，加工構件單方向尺寸≥1000mm,，最薄壁厚≤1.5mm，表面粗糙度Ra1.6μm,，材料去除效率較機械銑削方法提高1 倍以上（以尺寸精度優(yōu)于±0.1mm 考核）,，加工成本降低50%以上；建立典型薄壁弱剛性整體構件的激光電解復合加工工藝規(guī)范,；在航空航天等領域中實現(xiàn)應用,。

組織方式建議：公開競爭

3.5 結構功能部件飛秒激光精密制造技術與裝備

研究內(nèi)容：針對航空航天等領域結構功能一體化部件精密制造的需求，揭示飛秒激光光束運動參量調(diào)控的微結構控形控性制造機制,，研究制造結構的幾何特征,、質量對部件功能和服役性能的映射關系,；發(fā)展“壓敏、密封,、潤滑”等功能部件飛秒激光制造方法,，攻克激光脈沖三維整形、內(nèi)腔光束運動姿態(tài)參量控制等關鍵技術,，研制飛秒激光制造成套工藝與裝備,。

考核指標：研制三維空間整形、內(nèi)腔潤滑結構飛秒激光加工頭2 類關鍵模塊,；研制結構功能一體化部件的飛秒激光精密制造裝備：實現(xiàn)3 類結構功能一體化部件的精密制造,；壓敏結構的加工深度尺寸誤差≤2μm、密封/潤滑微結構尺寸誤差≤2μm,；壓敏元件的壓力響應偏差縮小至6%~7%,、密封產(chǎn)品成型合格率提高至90%、潤滑產(chǎn)品摩擦系數(shù)降低20%,；實現(xiàn)在火箭等裝備中的典型應用,。

組織方式建議：公開競爭

3.6 海洋裝備水下原位高效增材修復技術與裝備

研究內(nèi)容：針對海洋裝備在服役過程中的修復需求，研究適用于水下原位增材修復的專用材料,；研發(fā)復雜水下環(huán)境空間重構,、姿態(tài)感知和損傷區(qū)域快速三維測量技術與裝備；研發(fā)水下空間約束環(huán)境下的增材修復過程規(guī)劃,、組織性能調(diào)控,、修復部位服役性能預測等技術；研究應急響應條件下的水下結構可修復性評價和修復方案智能決策方法,；研發(fā)水下現(xiàn)場環(huán)境修復工藝和裝備,。


考核指標：建立現(xiàn)場作業(yè)要求的水下增材修復成套裝備，可實現(xiàn)≥10 米水深狀態(tài)下的現(xiàn)場修復,，作業(yè)區(qū)域≥1m2,，具備空間曲面修復能力；損傷區(qū)域三維建模精度≤±0.2mm,，增材修復效率≥300cm3/h,；研發(fā)≥3 種水下增材修復專用材料，水下修復部位抗拉強度,、沖擊韌性及耐腐蝕性能≥原件性能的90%,；制定水下增材修復工藝及評價規(guī)范2 項；在艦船或海工裝備中應用驗證,。

組織方式建議：公開競爭

3.7 大型點陣結構無支撐高效增材制造技術與裝備

研究內(nèi)容：研究面向增材制造的多功能大型點陣結構設計技術,；研究點陣結構的無支撐高效增材制造、高性能連接、多層點陣夾芯結構制造,、結構變形控制等關鍵技術,；研究大型點陣夾芯結構的無損檢測技術；研發(fā)規(guī)�,；�低成本高效增材制造裝備,。

考核指標：研制大型點陣結構多弧并行增材制造裝備，打印頭數(shù)量≥40 個,，沉積效率≥5000cm3/h,；點陣整體結構尺寸≥10m×4m×3m，點陣規(guī)�,！�104 量級,，結構變形量≤2mm/m,；增材制造材料力學性能與鍛造材料相當,；在船舶、車輛等裝備中實現(xiàn)應用驗證,，滿足抗爆,、抑振、降噪等需求,，功能指標提升≥30%,，減重≥30%；制定大型點陣結構設計與增材制造的軟件,、工藝,、檢測和裝備等標準規(guī)范。

組織方式建議：公開競爭

3.8 大幅面纖維增強熱塑性復合材料增材制造技術與裝備

研究內(nèi)容：研究面向大型纖維增強熱塑性復合材料構件的多絲束擠出增材制造成形機理及翹曲變形行為,，發(fā)展大型纖維增強熱塑性復合材料構件設計方法,，攻克大型纖維增強熱塑性復合材料增材制造的路徑優(yōu)化、多材料性能匹配,、多工藝參數(shù)匹配,、界面結合優(yōu)化、成形精度控制等關鍵技術,；研究增材制造復合材料構件非降級回收再制造技術和構件的性能評價方法,；研制大型纖維增強熱塑性復合材料構件增材制造裝備。

考核指標：研制纖維增強熱塑性復合材料多絲束擠出增材制造裝備,，成形尺寸≥4000mm×2000mm×1000mm,，成形效率比單絲工藝提升5 倍以上，構件制造精度≤1‰,；增材制造構件纖維質量分數(shù)≥55%,，層厚在0.1mm~1mm 可調(diào)，層間剪切強度≥35MPa；回收再制造復合材料力學性能不低于回收前性能的90%,；在航空航天,、軌道交通等領域應用驗證，制定大型纖維增強熱塑性復合材料構件增材制造成形工藝標準和測試評價規(guī)范,。

組織方式建議：公開競爭

3.9 超強韌中熵合金構件增材/強化/減材復合制造

研究內(nèi)容：研究適用于增材制造的超低溫超高強韌中熵合金高通量設計與性能驗證方法,；研究中熵合金在復合制造過程中形性調(diào)控機制與方法，以及表面損傷動態(tài)演變機制及抑制理論,，研發(fā)激光增材/強化/減材復合制造工藝與裝備,，研究復合制造中熵合金在室溫、液氧和液氮超低溫環(huán)境下的強韌化機制,，以及疲勞斷裂等性能評價方法,；研究面向服役環(huán)境的復合制造中熵合金構件重復使用評估體系。

考核指標：形成不少于3 種增材制造專用超高強韌中熵合金,；研制激光增材/強化/減材復合制造裝備,，最大成形尺寸≥500mm；復合制造中熵合金超低溫環(huán)境下（以液氮溫度考核）的屈服強度≥1300MPa,、延伸率≥30%,、斷裂韌性≥250MPa·m1/2、沖擊韌性≥100J,、疲勞強度≥550MPa,；復合制造關鍵結構表面粗糙度≤Ra1.6μm ， 制件局部殘余應力≤100MPa,；復合制造最高效率≥300cm3/h,；建立中熵合金復合制造工藝數(shù)據(jù)庫≥3 套；地面熱試車考核驗證重復使用次數(shù)≥30 次,；在航天等領域實現(xiàn)應用驗證,，制定復合制造標準與低溫服役性能評價技術規(guī)范≥5 項。

組織方式建議：公開競爭

3.10 大型高性能結構件增等減材復合綠色智能制造

研究內(nèi)容：研究增材/等材/減材復合制造形性協(xié)同控制機理和增材/等材/減材一體化復合制造技術,；研究復合制造工藝-組織-缺陷-性能的一體化映射關系,，研發(fā)大型結構件綜合力學性能、疲勞性能提升關鍵技術,；發(fā)展全過程智能化在線質量監(jiān)控系統(tǒng),，研發(fā)大型復合綠色智能化制造裝備。

考核指標：研制可實現(xiàn)智能監(jiān)控的大型增材/等材/減材復合制造裝備,， 構件最大成形尺寸≥5000mm ,， 制造精度≤±0.01mm/1000mm ， 表面粗糙度Ra≤1.6μm ,， 成形效率≥500cm3/h,，設備平均無故障工作時間≥2400h,；相比傳統(tǒng)制造方式，復合增材制造綜合能耗降低60%以上,；復合增材制造高溫合金,、鈦合金等構件的疲勞性能不低于同成分鍛件；對尺寸>0.01mm 缺陷的在線檢測靈敏度≥90%,，處理響應時間≤500ms,；完成≥2 類大型結構件復合增材制造，在航空航天,、船舶海洋,、核能電力等重點行業(yè)實現(xiàn)應用驗證，制定技術標準或規(guī)范不少于2 項,。

組織方式建議：公開競爭

4. 典型應用示范

4.1 無人機十米級機身承力結構整體化增材制造示范應用

研究內(nèi)容：針對高性能大型無人機研制需求,，研究基于增材制造的大尺寸機身關鍵構件一體化設計方法；突破大尺寸精密復雜構件增材制造跨尺度形性主動調(diào)控及后處理關鍵技術,；研究增材制造大尺寸機身整體構件無損檢測評價關鍵技術,；建立基于增材制造的大尺寸機身整體構件“材料-設計-工藝-檢測-評價”全流程技術體系。

考核指標：增材制造大尺寸機身整體構件一體化設計后的零件數(shù)量減少≥25%,、減重≥20%,、制造周期縮短≥50%、綜合制造成本降低≥50% ,； 一體化成形零件最大尺寸≥3500mm×2000mm×350mm，且變形量≤0.3mm/100mm,；無人機組合件最大尺寸≥8000mm×3000mm×500mm,；增材制造構件綜合力學性能達到同牌號合金鍛件標準要求，多批次靜強度性能統(tǒng)計變異系數(shù)≤5%,；幅面≥12m×9m 的全尺寸無人機通過靜力考核和飛行演示驗證,，航速≥0.7Ma；制定基于增材制造的大尺寸機身整體構件的設計方法,、工藝規(guī)范及評價標準≥10 份,。

組織方式建議：公開競爭

4.2 多材料功能梯度結構增材制造在無人潛航器領域應用示范

研究內(nèi)容：針對萬米深海無人潛航器應用需求，研究面向增材制造的無人潛航器多材料輕型耐壓殼體的仿生優(yōu)化設計方法,，包括無人潛航器殼體仿生結構,、多材料梯度耐壓結構、殼體外表面防生物附著結構等設計方法,；研究高分子,、陶瓷、金屬等多材料增材制造工藝及形性控制方法,；研發(fā)無人潛航器多材料一體化智能增材制造裝備,，包括金屬及高分子材料增減材一體化裝備,，陶瓷材料高效增材制造裝備；研究高分子,、陶瓷,、金屬等多材料一體化增材制造構件的檢測技術和評價方法。

考核指標：研制適應萬米深海無人潛航器快速開發(fā),、柔性制造的陶瓷材料,、高強度高分子材料、金屬材料增材制造一體化技術和裝備,，成形尺寸≥Φ250mm×750mm,，制造精度≤0.05mm ； 增材制造的一體化耐壓殼體尺寸≥Φ250mm×1500mm,，相比傳統(tǒng)金屬殼體減重≥20%,，研制周期縮短≥50%，滿足110MPa 靜水壓力測試無滲漏,、無破損,、無變形要求；研制應用增材制造耐壓殼體的無人潛航器1 套,，重量<400kg,，實現(xiàn)≥5 次的大深度（≥10000 米）連續(xù)剖面下潛應用驗證；制定基于增材制造的一體化耐壓殼體設計,、制造,、檢測規(guī)范及考核評價標準≥10 份。

組織方式建議：公開競爭

4.3 大型關重結構件激光高效高穩(wěn)定增材制造工程應用示范

研究內(nèi)容：研究面向規(guī)�,；�生產(chǎn)的大型關重結構件高效

高精度激光增材制造材料,、工藝穩(wěn)定性控制方法與技術體系；研究質量性能一致性控制,、檢測和評價方法,；研究激光增材制造典型材料關鍵力學性能許用值和數(shù)據(jù)庫；研發(fā)面向規(guī)�,；�生產(chǎn)的高效高精度成套裝備,。

考核指標：研制大型關重結構件激光增材制造工程化裝備，沉積效率≥10kg/h（鈦合金）,，粉末一次利用率≥90%,，最大成形能力≥6000mm×3000mm×3000mm ， 變形量≤1mm/1000mm,；在95%置信度水平下,，所制造構件超聲多批次檢驗統(tǒng)計內(nèi)部缺陷≤Φ0.6mm 當量平底孔；形成不少于3類材料的激光增材制造工藝和性能數(shù)據(jù)庫,，增材結構靜強度與鍛件典型值相當,，沖擊韌性提高50%以上,，多批次靜強度性能統(tǒng)計變異系數(shù)≤3%；在國家重大裝備中形成≥5 例的大型關重件批量工程應用,，技術成熟度9 級,；制定激光增材制造大型結構件工藝、設備,、材料,、檢測與評價成套標準規(guī)范≥10份。

組織方式建議：公開競爭

4.4 內(nèi)部精細流道增材制造在空間推進領域應用示范

研究內(nèi)容：開展基于增材制造的空間推進系統(tǒng)集成化,、輕量化和模塊化設計研究,，研發(fā)基于增材制造空間推進系統(tǒng)的流-固-力-熱多物理場耦合一體化設計方法及增材制造技術；研究小尺寸復雜內(nèi)流道成形,、內(nèi)表面加工及質量控制,、薄壁耐壓結構成形質量控制及后續(xù)加工處理等關鍵技術；研究增材制造空間推進系統(tǒng)的檢測方法及評價標準,。

考核指標： 增材制造空間推進系統(tǒng)尺寸≥250mm×100mm×150mm,，總沖量≥3000N·s，流體通道最小內(nèi)徑≤1mm,，內(nèi)表面粗糙度≤Ra1.6μm,，耐壓≥3MPa；增材制造空間推進系統(tǒng)工作性能指標優(yōu)于傳統(tǒng)技術制造的同類系統(tǒng),，并實現(xiàn)減重≥20%,，研制周期縮短≥50%，成本降低≥20%,；通過裝機考核,，并在航天等領域實現(xiàn)示范應用；制定基于增材制造的空間推進系統(tǒng)設計方法,、工藝規(guī)范及考核評價標準≥10 份。

組織方式建議：公開競爭

4.5 高品質激光剝離與解鍵合在電子制造領域應用示范

研究內(nèi)容：針對Micro-LED 顯示,、超薄晶圓封裝中的激光剝離,、解鍵合等制造技術瓶頸，研究紫外和深紫外光束傳輸與空間整形,、光斑形貌與能量監(jiān)控以及焦點跟隨等關鍵技術,；研究可減少器件損傷的激光剝離、解鍵合方法與加工工藝,；研發(fā)光束整形器,、焦點跟隨等核心功能模塊；開發(fā)Micro-LED 顯示激光剝離裝備,、超薄晶圓激光解鍵合裝備,，研究成套工藝,。

考核指標：研制Micro -LED 顯示激光剝離裝備：光束整形器光斑能量分布均勻性≥95%，最大加工直徑150mm,、良率≥99.9%,；研制超薄晶圓激光解鍵合裝備：最大加工直徑300mm、焦點跟隨精度≤5μm,、加工效率≤60 秒/片（300mm）,、晶圓破片率≤0.1%；實現(xiàn)激光剝離,、解鍵合裝備小批量生產(chǎn),，并在新型顯示、先進封裝等2 個領域建立應用示范生產(chǎn)線,，實現(xiàn)不少于5 臺的銷售,。

組織方式建議：公開競爭

4.6 科技型中小企業(yè)技術創(chuàng)新應用示范（科技型中小企業(yè)）

研究內(nèi)容：面向增材制造與激光制造領域不斷涌現(xiàn)的新興產(chǎn)業(yè)增長點，開展個性化醫(yī)療器械制造,、醫(yī)療植入物表面微功能結構制造,、光纖微納傳感器制造、光子/電子器件制造,、印制電路板（PCB）增材制造,、桌面級金屬零件制造、微小型動力裝備制造,、小型航行器制造等新興增材制造與激光制造技術的產(chǎn)業(yè)化應用研究,，發(fā)展新興技術商業(yè)化裝備，實現(xiàn)創(chuàng)新型構件或器件的小批量或個性化定制生產(chǎn),；開展具有產(chǎn)業(yè)新增長潛力的前沿新技術產(chǎn)業(yè)化研究,，實現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新新技術產(chǎn)業(yè)化應用。

考核指標：中小企業(yè)技術創(chuàng)新應用示范項目可參考指南支持方向組織項目申報,，但不受研究內(nèi)容和考核指標限制,。

組織方式建議：公開競爭



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“十四五”國家重點研發(fā)計劃“增材制造與激光制造”重點專項2022年度項目申報指南(征.pdf (350.94 KB, 下載次數(shù): 726)

2022-3-6 16:48 上傳

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