“增材制造與激光制造”重點(diǎn)專項(xiàng)2016年度項(xiàng)目申報(bào)指南

依據(jù)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》和《中國制造2025》，科技部會同有關(guān)部門組織開展了《國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃增材制造與激光制造重點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施方案》編制工作，在此基礎(chǔ)上啟動增材制造與激光制造重點(diǎn)專項(xiàng)2016年度項(xiàng)目，并發(fā)布本指南。

本專項(xiàng)總體目標(biāo)是：突破增材制造與激光制造的基礎(chǔ)理論，取得原創(chuàng)性技術(shù)成果，超前部署研發(fā)下一代技術(shù)；攻克增材制造的核心元器件和關(guān)鍵工藝技術(shù)，研制相關(guān)重點(diǎn)工藝裝備；突破激光制造中的關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)高可靠長壽命激光器核心功能部件、國產(chǎn)先進(jìn)激光器，研制高端激光制造工藝裝備；到2020年，基本形成我國增材制造與激光制造的技術(shù)創(chuàng)新體系與產(chǎn)業(yè)體系互動發(fā)展的良好局面，促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，支撐我國高端制造業(yè)發(fā)展。

本專項(xiàng)按照“圍繞產(chǎn)業(yè)鏈，部署創(chuàng)新鏈”的要求，圍繞增材制造與激光制造的基礎(chǔ)理論與前沿技術(shù)、關(guān)鍵工藝與裝備、創(chuàng)新應(yīng)用與示范設(shè)置任務(wù)。

按照突出重點(diǎn)、分步實(shí)施的原則，2016年首批在增材制造與激光制造2個(gè)方向上啟動29個(gè)項(xiàng)目。

1．增材制造

1.1高性能金屬結(jié)構(gòu)件激光增材制造控形控性研究（基礎(chǔ)前沿類）

研究內(nèi)容：針對激光熔覆沉積大型金屬結(jié)構(gòu)件和激光選區(qū)熔化成形復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)件，研究激光/金屬熱交互作用及熔池冶金動力學(xué)行為和超高溫移動熔池非平衡凝固行為，揭示增材制造構(gòu)件成形的幾何特征和沉積態(tài)組織形成規(guī)律；研究成形過程的應(yīng)力應(yīng)變和變形開裂規(guī)律，提出預(yù)防變形開裂的工藝準(zhǔn)則；研究增材制造過程及后續(xù)熱處理過程材料組織形成規(guī)律，形成優(yōu)化的熱處理制度；研究增材制造工藝條件下合金成分與材料組織和性能的關(guān)系，形成增材制造專用合金的設(shè)計(jì)原則；研究金屬結(jié)構(gòu)件增材制造的質(zhì)量控制與評價(jià)方法，形成質(zhì)量評價(jià)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。

考核指標(biāo)：熔覆沉積成形結(jié)構(gòu)件最大方向成形尺寸≥3m，變形量≤0.5mm/100mm；選區(qū)熔化成形構(gòu)件最大方向成形尺寸≥400mm，變形量≤0.2mm/100mm；成形結(jié)構(gòu)件的綜合力學(xué)性能接近或相當(dāng)于同種金屬合金的鍛件水平；成形構(gòu)件實(shí)現(xiàn)工程試用。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：2項(xiàng)

有關(guān)說明：優(yōu)先支持緊密圍繞國家重大工程應(yīng)用需求的產(chǎn)學(xué)研合作研究。

1.2高效高精度激光增材制造熔覆噴頭的研發(fā)（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）

研究內(nèi)容：研究送粉式激光增材制造噴頭的粉末輸送特性、影響因素以及粉末輸送質(zhì)量的評價(jià)方法，提出高效、高精度制造的粉末輸送與增材制造工藝的匹配原則；研究送粉激光增材制造熔覆噴頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括模塊化設(shè)計(jì)、送粉通道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、水冷結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；研究噴頭工作距離自動調(diào)控裝置及噴頭工作距離變化條件下的工藝技術(shù)。

考核指標(biāo)：匹配激光器功率范圍100~20000W，連續(xù)開光熔覆時(shí)間≥8h，溫升≤200℃，可自動調(diào)節(jié)工作距離處的光斑直徑。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：1-2項(xiàng)

1.3高性能大型金屬結(jié)構(gòu)件激光同步送粉增材制造工藝與裝備（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）

研究內(nèi)容：分層處理、路徑規(guī)劃及工藝過程等全流程控制軟件；高效高精度增材制造工藝特性及精度和效率匹配控制策略；防污染、防反射光路設(shè)計(jì)，長程高精度多路粉體同步送進(jìn)技術(shù)及增材制造過程氣氛控制技術(shù)；成形過程實(shí)時(shí)可視監(jiān)控技術(shù)與成形質(zhì)量參數(shù)的特征辨識與智能處理技術(shù)；大跨度高精度激光束/數(shù)控工作臺或機(jī)器手的聯(lián)合運(yùn)動控制技術(shù)。研制高性能大型金屬構(gòu)件激光同步送粉高效高精度增材制造工藝裝備，在開展工藝試驗(yàn)基礎(chǔ)上，形成工藝數(shù)據(jù)庫以及工藝、裝備、制件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

考核指標(biāo)：裝備最大成形尺寸≥3500mm，成形效率≥450cm3/h（以Ti-6Al-4V合金沉積為參考），連續(xù)工作時(shí)間≥240h。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：2項(xiàng)

有關(guān)說明：企業(yè)牽頭，優(yōu)先支持緊密圍繞國家重大工程應(yīng)用需求的產(chǎn)學(xué)研合作研究。

1.4粉末床激光選區(qū)熔化增材制造工藝與裝備（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）

研究內(nèi)容：高精度成形的裝備設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法（包括成形平臺定位精度、光斑定位精度、粉末預(yù)熱溫度的設(shè)計(jì)與控制方法等）；高效率成形的裝備設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法（包括多激光束、多振鏡的應(yīng)用，更高效的鋪粉方式等）；先進(jìn)成形軟件設(shè)計(jì)（包括分層厚度、填充策略等）；裝備運(yùn)行的高穩(wěn)定性和可靠性設(shè)計(jì)與制造；高可靠性氣氛控制；制造過程的溫度、幾何、氣氛等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、診斷與智能處理；研制相應(yīng)的成形裝備，在工程中開展試用，建立相關(guān)裝備的工藝數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

考核指標(biāo)：（1）高穩(wěn)定性粉末床激光選區(qū)熔化增材制造工藝與裝備的指標(biāo)：支持鈦合金、高強(qiáng)合金鋼、高強(qiáng)鋁合金、高溫合金等4類金屬材料復(fù)雜構(gòu)件的高精度成形；單激光器成形效率≥45cm3/h（以鈦合金為參考）；成形尺寸范圍≥250mm×250mm?×350mm；成形幾何精度≤±50μm，表面粗糙度≤Ra6（以成形標(biāo)準(zhǔn)試塊為參考）；裝備的無故障運(yùn)行時(shí)間≥2000h。（2）大尺寸粉末床激光選區(qū)熔化增材制造工藝與裝備：支持鈦合金、高強(qiáng)合金鋼、高強(qiáng)鋁合金、高溫合金等4類金屬復(fù)雜構(gòu)件的高效率成形；制造效率達(dá)到≥120cm3/h（以鈦合金為參考）；成形尺寸范圍≥500mm×500mm?×500mm；成形幾何精度≤±100μm，表面粗糙度≤Ra12（以成形標(biāo)準(zhǔn)試塊為參考）；裝備的無故障運(yùn)行時(shí)間≥500h。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：2項(xiàng)

有關(guān)說明：企業(yè)牽頭，優(yōu)先支持緊密圍繞國家重大工程應(yīng)用需求的產(chǎn)學(xué)研合作研究；高穩(wěn)定性粉末床激光選區(qū)熔化增材制造工藝與裝備、大尺寸粉末床激光選區(qū)熔化增材制造工藝與裝備可以單獨(dú)申報(bào)。

1.5高效高精非金屬增材制造工藝與裝備（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）

研究內(nèi)容：面成形光固化增材制造技術(shù)；高性能樹脂及其復(fù)合材料的高精度和大型構(gòu)件增材制造技術(shù)；大尺寸鑄造砂型高效3D打印技術(shù)；研制相應(yīng)的工藝裝備，建立相應(yīng)工藝裝備的適應(yīng)材料、設(shè)備可靠性、環(huán)保安全等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

考核指標(biāo)：（1）面成形光固化增材制造裝備的成形效率≥2×106 mm3/h,?成形精度≤±0.02mm；（2）高性能樹脂及其復(fù)合材料大型構(gòu)件增材制造裝備，最大成形方向尺寸≥2m，成形精度≤±0.1mm，制件強(qiáng)度性能≥100MPa；（3）大尺寸鑄造砂型高效增材制造裝備最大方向打印尺寸≥2m，層厚0.2mm~0.8mm可調(diào)，成形效率≥250L/h，砂芯抗壓強(qiáng)度≥6MPa，抗拉強(qiáng)度≥1.4MPa。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：3項(xiàng)

有關(guān)說明：企業(yè)牽頭。面成形光固化增材制造工藝與裝備、高性能樹脂及其復(fù)合材料大型構(gòu)件增材制造工藝與裝備、大尺寸鑄造砂型高效增材制造工藝與裝備可以單獨(dú)申報(bào)。

1.6個(gè)性化植入假體增材制造關(guān)鍵技術(shù)（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）

研究內(nèi)容：針對植入假體和精準(zhǔn)診療輔助裝置個(gè)性化制造的需求，研發(fā)符合臨床診療需要的個(gè)性化假體的快速建模、分析軟件和增材制造工藝軟件；研制支持良好生物相容性材料的增材制造裝備；開展醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用研究，建立增材制造個(gè)性化假體的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

考核指標(biāo)：工藝裝備支持3種以上個(gè)性化假體的成形；個(gè)性化假體的設(shè)計(jì)制造時(shí)間不超過72h；不少于50例的臨床試用或應(yīng)用。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：5項(xiàng)

有關(guān)說明：臨床應(yīng)用單位牽頭、產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合申報(bào)，強(qiáng)化各主體的優(yōu)勢作用。

1.7基于互聯(lián)網(wǎng)的3D打印制造創(chuàng)新應(yīng)用（應(yīng)用示范）

研究內(nèi)容：針對創(chuàng)新創(chuàng)意設(shè)計(jì)和產(chǎn)品快速原型設(shè)計(jì)的需求，研究基于Web的三維輕量化建模技術(shù)，開發(fā)大眾參與的3D打印創(chuàng)新創(chuàng)意設(shè)計(jì)軟件，開發(fā)支持產(chǎn)品個(gè)性定制化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)師協(xié)同創(chuàng)意設(shè)計(jì)以及3D打印的云服務(wù)應(yīng)用平臺；針對教育、文化創(chuàng)意、消費(fèi)品等領(lǐng)域的需求，開發(fā)低成本、網(wǎng)絡(luò)化、智能化多材質(zhì)彩色3D打印設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

考核指標(biāo)：（1）面向3D打印的云服務(wù)平臺指標(biāo)：支持在線個(gè)性化定制、創(chuàng)新創(chuàng)意設(shè)計(jì)、訂單交易等功能，提供20種以上相關(guān)云服務(wù)，支持1萬人以上同時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)初期注冊用戶10萬人以上用戶規(guī)模，形成不少于500個(gè)應(yīng)用案例。（2）普及型智能彩色3D打印機(jī)研制及其產(chǎn)業(yè)化指標(biāo)：自主研制低成本、多用途、網(wǎng)絡(luò)化、智能彩色3D打印設(shè)備，實(shí)現(xiàn)市場銷售2000臺以上。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：面向3D打印的云服務(wù)平臺3項(xiàng)、普及型智能彩色3D打印機(jī)研制及其產(chǎn)業(yè)化5項(xiàng)。

經(jīng)費(fèi)配套：其他經(jīng)費(fèi)與中央財(cái)政經(jīng)費(fèi)比例不低于2：1

有關(guān)說明：面向3D打印的云服務(wù)平臺和普及型智能彩色3D打印機(jī)研制及其產(chǎn)業(yè)化可以單獨(dú)申報(bào)；企業(yè)牽頭申報(bào)。

2．激光制造

2.1?大功率激光焊接機(jī)理研究（基礎(chǔ)前沿類）

研究內(nèi)容：面向國家重大需求，研究激光焊接能量耦合機(jī)理，探索羽輝形成機(jī)制及其對光束傳輸與吸收的影響規(guī)律，揭示厚壁構(gòu)件超窄間隙大功率激光焊接的焊縫熔池熔體非平衡凝固過程及接頭組織特征與形成規(guī)律；研究激光焊接冶金特性，發(fā)展超厚超窄間隙激光焊接優(yōu)質(zhì)焊縫凝固組織控制新方法及焊縫組織性能同步調(diào)控新技術(shù)。

考核指標(biāo)：突破厚度≥100mm厚板超窄間隙焊接；高強(qiáng)鋼、鋁合金等典型材料焊態(tài)接頭強(qiáng)度系數(shù)≥90%；完成2項(xiàng)以上工業(yè)應(yīng)用。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：1-2項(xiàng)

有關(guān)說明：優(yōu)先支持結(jié)合國家重大工程需求，開展產(chǎn)學(xué)研合作研究。

2.2?高性能激光晶體制造工藝與裝備（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）

研究內(nèi)容：面向制造用先進(jìn)激光器的重大需求，研究激光晶體/光學(xué)晶體與激光器性能參數(shù)的關(guān)聯(lián)性，掌握以過氧化物為代表的高熔點(diǎn)激光晶體生長工藝、制備技術(shù)及制造裝備集成技術(shù)；研究晶體加工表面損傷機(jī)理、表面完整性加工新工藝、控制技術(shù)以及加工技術(shù)；發(fā)展激光晶體/光學(xué)晶體高效低損傷超精密磨削、拋光等裝備集成技術(shù)。

考核指標(biāo)：研發(fā)高熔點(diǎn)過氧化物激光晶體制備工藝與裝備，支持最高可生長晶體熔點(diǎn)不低于2400°，可生長激光晶體尺寸大于30mm×30mm；研發(fā)激光晶體/光學(xué)晶體加工工藝與裝備，加工粗糙度Ra≤1nm、面型精度pv≤λ/6。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：1-2項(xiàng)

2.3制造用工業(yè)化皮秒/飛秒激光器技術(shù)（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）

研究內(nèi)容：針對精細(xì)增材制造與激光制造需求，研究高重復(fù)頻率皮秒/飛秒激光的產(chǎn)生、放大、傳輸、操控等技術(shù)，探索激光時(shí)間、空間分布變換等關(guān)鍵物理機(jī)制和過程；研發(fā)關(guān)鍵功能器件，開展激光振蕩輸出、功率提升、光束質(zhì)量控制、頻率變換等關(guān)鍵技術(shù)研究，提出功率和穩(wěn)定性提升的方案；發(fā)展工業(yè)化皮秒/飛秒激光器系統(tǒng)集成和模塊化組裝技術(shù)。

考核指標(biāo)：開發(fā)出高可靠性120W皮秒激光器與40W飛秒激光器，單脈沖能量大于50μJ；解決80W皮秒激光器與30W飛秒激光器產(chǎn)品化問題；項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)實(shí)現(xiàn)制造用的皮秒激光器200套/飛秒激光器100套以上的銷售量。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：1-2項(xiàng)

有關(guān)說明：企業(yè)牽頭申報(bào)。

2.4復(fù)雜構(gòu)件表面的激光精細(xì)制造工藝與裝備（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）

研究內(nèi)容：面向國家重大需求，突破激光光束路徑規(guī)劃及高速掃描、激光制造裝備在線監(jiān)測與補(bǔ)償、光學(xué)檢測輔助柔性夾持定位等關(guān)鍵技術(shù)；研制激光光束空間高速傳輸定位、光束空間指向/功率實(shí)時(shí)校正等機(jī)構(gòu)；研究面向航天典型零件表面圖案激光精密加工、航空復(fù)雜構(gòu)件的激光修理及環(huán)型薄壁化銑件激光刻型等技術(shù)與工藝；研究成套多軸光、機(jī)制造裝備系統(tǒng)集成。

考核指標(biāo)：研制復(fù)雜圖案精密加工、構(gòu)件修理、環(huán)型薄壁化銑件刻型等不少于3類高端激光制造工藝與裝備。圖案制造尺寸誤差小于0.02mm（以1m2全復(fù)雜圖案考核）；零件特征結(jié)構(gòu)修理尺寸誤差小于0.005mm；第2次重復(fù)刻型精度誤差小于0.06mm（以直徑1m以上環(huán)型薄壁件考核）；在工程中得到實(shí)際應(yīng)用。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：1-2項(xiàng)

有關(guān)說明：優(yōu)先支持緊密圍繞航空航天等國家重大工程需求的產(chǎn)學(xué)研用合作研發(fā)。

2.5激光強(qiáng)化技術(shù)重大工業(yè)示范應(yīng)用（應(yīng)用示范類）

研究內(nèi)容：面向航空航天、交通等關(guān)鍵部件長壽命及其它高性能需求，研究激光光路控制、加工過程的多自由度運(yùn)動規(guī)劃、關(guān)鍵零件激光掃描基準(zhǔn)面的三維坐標(biāo)定位、激光掃描跟蹤、質(zhì)量在線檢測等關(guān)鍵技術(shù)；研究零件強(qiáng)化過程工藝參數(shù)優(yōu)化的控制方法，進(jìn)行高可靠性激光強(qiáng)化裝備集成研發(fā)，建立激光強(qiáng)化工藝數(shù)據(jù)庫，形成工藝規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

考核指標(biāo)：針對至少2個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，研發(fā)不少于2類激光強(qiáng)化處理的成套工藝與裝備，典型構(gòu)件硬度提升20%以上、疲勞強(qiáng)度提高15-30%及以上、強(qiáng)化結(jié)構(gòu)件壓應(yīng)力層深度最大1.5mm、葉片表面最大殘余壓應(yīng)力800MPa,提高壽命80%以上；軌道激光強(qiáng)化處理最大速度不低于50m/h，激光強(qiáng)化后提高鐵軌道耐磨壽命10?倍以上。在典型企業(yè)示范應(yīng)用。

實(shí)施年限：5年

擬支持項(xiàng)目數(shù)：2項(xiàng)

經(jīng)費(fèi)配套：其他經(jīng)費(fèi)與中央財(cái)政經(jīng)費(fèi)比例不低于2：1

有關(guān)說明：企業(yè)牽頭申報(bào)；優(yōu)先支持與航空航天、交通等領(lǐng)域國家重大需求緊密結(jié)合的產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)；企業(yè)牽頭申報(bào)。

申報(bào)要求

1.?申報(bào)說明

各申報(bào)單位統(tǒng)一按指南二級標(biāo)題（如1.1）的研究方向進(jìn)行申報(bào)，申報(bào)內(nèi)容必須涵蓋該二級標(biāo)題下指南所列的全部考核指標(biāo)（在具體方向指南中有關(guān)說明明確可以按細(xì)分方向申報(bào)的除外）。鼓勵各申報(bào)單位自籌資金配套。

2.?申報(bào)咨詢

聯(lián)系人： 陳智立，區(qū)和堅(jiān)

電 ?話：010-88374398，010-68338038

電子郵件：[email protected]，[email protected]

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