附件8 增材制造与激光制造”重点专项 2016年度项目申报指南 依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年 和《中国制造2025》,科技部会同有关部]组织开展了《国家重 点研发计划增材制造与激光袆造重点专项实施方案》编制工作, 在此基础上启动增材制造与激光制造重点专项2016年度项目并 发布本指南 本专项总体目标是:突破增材制造与激光制造的基础理论, 取得原创性技术成果,超前部署硏发下一代技术;攻克增材制造 的核心元器件和关键工艺技术,硏制相关重点工艺裝备;突破激 光制造中的关键技术,研发高可靠长寿命激光器柲心功能部件、 国产先进激光器,硏制高端激光制造工艺装备;到2020年,基本 形成我国增材制造与激光制造的技术创新体系与产业体系互动发 展的良好局面,促进传统制造业转型升级,支撑我国高端制造业
— 1 — 附件 8 “增材制造与激光制造”重点专项 2016 年度项目申报指南 依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）》 和《中国制造 2025》，科技部会同有关部门组织开展了《国家重 点研发计划增材制造与激光制造重点专项实施方案》编制工作， 在此基础上启动增材制造与激光制造重点专项 2016 年度项目，并 发布本指南。 本专项总体目标是：突破增材制造与激光制造的基础理论， 取得原创性技术成果，超前部署研发下一代技术；攻克增材制造 的核心元器件和关键工艺技术，研制相关重点工艺装备；突破激 光制造中的关键技术，研发高可靠长寿命激光器核心功能部件、 国产先进激光器，研制高端激光制造工艺装备；到 2020 年，基本 形成我国增材制造与激光制造的技术创新体系与产业体系互动发 展的良好局面，促进传统制造业转型升级，支撑我国高端制造业
发展。 本专项按照“围绕产业链,部署创新链”的要求,围绕增材 制造与激光制造的基础理论与前沿技术、关键工艺与装备、创新 应用与示范设置任务 按照突岀重点、分步实施的原则,2016年首批在增材制造与 激光制造2个方向上启动29个项目。 1.增材制造 1.1高悕金属结构件激光增柿造扭形控性硏究基础前沿类) 研究內容:针对激光熔覆沉积大型金属结构件和激光选区熔 化成形复杂金属结构件,研究激光金属热交互作用及熔池冶金动 力学行为和超高温移动熔池非平衡凝固行为,揭示増嶒材制造构件 成形的几何特征和沉积态组织形成规律;研究成形过程的应力应 变和变形开裂规律,提岀预防变鳽开裂的工艺隹则;研究增材制 造过程及后续热处理过程材料组织形成规律,形成优化的热处理 制度;研究增材制造工艺条件下合金成分与材料组织和性能的关 系,形成增材制造专用合金的设计原则;研究金属结构件增材制
— 2 — 发展。 本专项按照“围绕产业链，部署创新链”的要求，围绕增材 制造与激光制造的基础理论与前沿技术、关键工艺与装备、创新 应用与示范设置任务。 按照突出重点、分步实施的原则，2016 年首批在增材制造与 激光制造 2 个方向上启动 29 个项目。 1．增材制造 1.1 高性能金属结构件激光增材制造控形控性研究（基础前沿类） 研究内容：针对激光熔覆沉积大型金属结构件和激光选区熔 化成形复杂金属结构件，研究激光/金属热交互作用及熔池冶金动 力学行为和超高温移动熔池非平衡凝固行为，揭示增材制造构件 成形的几何特征和沉积态组织形成规律；研究成形过程的应力应 变和变形开裂规律，提出预防变形开裂的工艺准则；研究增材制 造过程及后续热处理过程材料组织形成规律，形成优化的热处理 制度；研究增材制造工艺条件下合金成分与材料组织和性能的关 系，形成增材制造专用合金的设计原则；研究金属结构件增材制
造的质量控制与评价方法,形成质量评价规范与标准。 考核指标:熔覆沉积成形结构件最大方向成形尺寸≥3m,变 形量≤0.5mm/00mm;选区熔化成形构件最大方向成形尺寸 ≥400mm,变形量02mm/100mm;成形结构件的综合力学性能接 近或相当于同种金属合金的锻件水平;成形构件实现工程试用。 实施年限:5年 拟支持项目数:2项 有关说明:优先支持紧密围绕国家重大工程应用需求的产学 研合作研究 1.2高效高精度激光増材制造熔覆喷头的硏发重大共性关键 技术类) 研究内容:研究送粉式激光增材制造喷头的粉未输送特性、 影响因素以及粉未输送质量的评价方法,提岀髙效、高精度制造 的粉未输送与增材制造工艺的匹配原则;研究送粉激光增材制造 熔覆喷头结构的优化设计方法,包括模块化设计、送粉通道结构 优化设计、水冷结构优化设计;研究喷头工作距离自动调控装置
— 3 — 造的质量控制与评价方法，形成质量评价规范与标准。 考核指标：熔覆沉积成形结构件最大方向成形尺寸≥3m，变 形量≤0.5mm/100mm；选区熔化成形构件最大方向成形尺寸 ≥400mm，变形量≤0.2mm/100mm；成形结构件的综合力学性能接 近或相当于同种金属合金的锻件水平；成形构件实现工程试用。 实施年限：5 年 拟支持项目数：2 项 有关说明：优先支持紧密围绕国家重大工程应用需求的产学 研合作研究。 1.2 高效高精度激光增材制造熔覆喷头的研发（重大共性关键 技术类） 研究内容：研究送粉式激光增材制造喷头的粉末输送特性、 影响因素以及粉末输送质量的评价方法，提出高效、高精度制造 的粉末输送与增材制造工艺的匹配原则；研究送粉激光增材制造 熔覆喷头结构的优化设计方法，包括模块化设计、送粉通道结构 优化设计、水冷结构优化设计；研究喷头工作距离自动调控装置
及喷头工作距离变化条件下的工艺技术 考核指标:匹配激光器功率范围100~20W0,连续开光熔 覆时间≥8h,温升≌200℃C,可自动调节工作距离处的光斑直径。 实施年限:5年 拟支持项目数:1-2项 13高性能大型金属结构件激光冋步送粉増材制造工艺与装 备(重大共性关键技术类) 研究内容:分层处理、路径规划及工艺过程等全流程控制软 件;高效高精度増材制造工艺特性及精度和效率匹配控制策略; 防污染、防反射光路设计,长程高精度多路粉体同步送进技术及 増材制造过程气氛控制技术;成形过程实时可视监控技术与成形 质量参数的特征辨识与智能处理技术;大跨度髙精度激光束数控 工作台或机器手的联合运动控制技术。研制高性能大型金属构件 激光同步送粉高效高精度增材制造工艺装备,在开展工艺试验基 础上,形成工艺数据库以及工艺、装备、制件的相关标准规范。 考核指标:装备最大成形尺寸≥3500mm,成效率450cm3h
— 4 — 及喷头工作距离变化条件下的工艺技术。 考核指标：匹配激光器功率范围 100~20000W，连续开光熔 覆时间≥8h，温升≤200℃，可自动调节工作距离处的光斑直径。 实施年限：5 年 拟支持项目数：1-2 项 1.3 高性能大型金属结构件激光同步送粉增材制造工艺与装 备（重大共性关键技术类） 研究内容：分层处理、路径规划及工艺过程等全流程控制软 件；高效高精度增材制造工艺特性及精度和效率匹配控制策略； 防污染、防反射光路设计，长程高精度多路粉体同步送进技术及 增材制造过程气氛控制技术；成形过程实时可视监控技术与成形 质量参数的特征辨识与智能处理技术；大跨度高精度激光束/数控 工作台或机器手的联合运动控制技术。研制高性能大型金属构件 激光同步送粉高效高精度增材制造工艺装备，在开展工艺试验基 础上，形成工艺数据库以及工艺、装备、制件的相关标准规范。 考核指标：装备最大成形尺寸≥3500mm，成形效率≥450cm3 /h
(以T-6A-4V合金沉积为参考),连续工作时间>240h。 实施年限:5年 拟支持项目数:2项 有关说明:企业牵头,优先支持紧密围绕国家重大工程应用 需求的产学研合作研究。 14粉未床激光选区熔化增材制造工艺与装氜重大共性关键 技术类) 研究內容:高精度成形的装备设计原理与实现方法(包括成 形平台定位精度、光斑定位精度、粉未预热温度的设计与控制方 法等);高效率成形的裝备设计原理与实现方法(包括多激光束、 多振镜的应用,更高效的铺粉方式等);先进成形软件设计(包括 分层厚度、填充策略等);装备运行的高稳定性和可靠性设计与制 造;高可靠性气氛控制;制造过程的温度、几何、气氛等参数的 实时监测、诊断与智能处理;研硏制相应的成形裝备,在工程中开 展试用,建立相关装备的工艺数据库和标准规范。 考核指标:(1)高稳定性粉末床激光选区熔化増材制造工艺
— 5 — （以 Ti-6Al-4V 合金沉积为参考），连续工作时间≥240h。 实施年限：5 年 拟支持项目数：2 项 有关说明：企业牵头，优先支持紧密围绕国家重大工程应用 需求的产学研合作研究。 1.4 粉末床激光选区熔化增材制造工艺与装备（重大共性关键 技术类） 研究内容：高精度成形的装备设计原理与实现方法（包括成 形平台定位精度、光斑定位精度、粉末预热温度的设计与控制方 法等）；高效率成形的装备设计原理与实现方法（包括多激光束、 多振镜的应用，更高效的铺粉方式等）；先进成形软件设计（包括 分层厚度、填充策略等）；装备运行的高稳定性和可靠性设计与制 造；高可靠性气氛控制；制造过程的温度、几何、气氛等参数的 实时监测、诊断与智能处理；研制相应的成形装备，在工程中开 展试用，建立相关装备的工艺数据库和标准规范。 考核指标：（1）高稳定性粉末床激光选区熔化增材制造工艺
与装备的指标:支持钛合金、高强合金钢、高强铝合金、高温合 金等4类金属材料复杂构件的高精度成形;单激光器成形效率 45cm3/h(以钛合金为参考);成形尺寸范围≥250mm×250mm 350mm;成形几何精度±50μm,表面粗糙度2000h。(2)大尺寸粉末 床激光选区熔化増材制造工艺与装备:支持钛合金、高强合金钢、 高强铝合金、高温台金等4类金属复杂构件的高效率成形;制造 效率达到≥120cmh(以钛合金为参考);成形尺寸范围 ≥500mmx500mm×500mm;成祝几何精度<±100um,表面粗糙度 ≤Ral2(以成形准试块为参考);裝备的无故障运行时间500h。 实施年限:5年 拟支持项目数:2项 有关说明:企业牵头,优先支持紧密围绕国家重大工程应用 需求的产学研合作硏究;高稳定性粉末床激光选区熔化增材制造 工艺与装备、大尺寸粉未床激光选区熔化增材制造工艺与装备可 以单独申报
— 6 — 与装备的指标：支持钛合金、高强合金钢、高强铝合金、高温合 金等 4 类金属材料复杂构件的高精度成形；单激光器成形效率 ≥45cm3 /h（以钛合金为参考）；成形尺寸范围≥250mm×250mm ×350mm；成形几何精度≤±50μm，表面粗糙度≤Ra6（以成形标准 试块为参考）；装备的无故障运行时间≥2000h。（2）大尺寸粉末 床激光选区熔化增材制造工艺与装备：支持钛合金、高强合金钢、 高强铝合金、高温合金等 4 类金属复杂构件的高效率成形；制造 效率达到≥120cm3 /h （ 以钛 合 金 为参 考 ）； 成 形 尺 寸范 围 ≥500mm×500mm ×500mm；成形几何精度≤±100μm，表面粗糙度 ≤Ra12（以成形标准试块为参考）；装备的无故障运行时间≥500h。 实施年限：5 年 拟支持项目数：2 项 有关说明：企业牵头，优先支持紧密围绕国家重大工程应用 需求的产学研合作研究；高稳定性粉末床激光选区熔化增材制造 工艺与装备、大尺寸粉末床激光选区熔化增材制造工艺与装备可 以单独申报
1.5高效高精非金属增材袆造工艺与裝氜重大共性关键技术 类) 研究内容:面成形光固化增材制造技术;高性能树脂及其复 合材料的高精度和大型构件増材制造技术;大尺寸铸造砂型高效 3D打印技术;研制相应的工艺装备,建立相应工艺装备的适应材 料、设备可靠性、环保安全等标准规范。 考核指标:(1)面成形光固化增材制造装备的成形效率 2×106mmh,成形精度<002mm;(2)高性能树脂及其复合材 料大型构件增材制造装备,最大成形方向尺寸≥m,成形精度 ≤±0.1lmm,制件强度性能≥100MPa;(3)大尺寸铸造砂型高效增 材制造装备最大方向打印尺寸≥2m,层厚享02mm-0.8mm可调, 成形效率250h,砂芯抗压强度6MPa,抗拉强度≥14MPa。 实施年限:5年 拟支持项目数:3项 有关说明:企业牵头。面成形光固化增材制造工艺与装备、 高性能树脂及其复合材料大型构件増材制造工艺与装备、大尺寸 7
— 7 — 1.5 高效高精非金属增材制造工艺与装备（重大共性关键技术 类） 研究内容：面成形光固化增材制造技术；高性能树脂及其复 合材料的高精度和大型构件增材制造技术；大尺寸铸造砂型高效 3D 打印技术；研制相应的工艺装备，建立相应工艺装备的适应材 料、设备可靠性、环保安全等标准规范。 考核指标：（1）面成形光固化增材制造装备的成形效率 ≥2×106 mm3 /h, 成形精度≤±0.02mm；（2）高性能树脂及其复合材 料大型构件增材制造装备，最大成形方向尺寸≥2m，成形精度 ≤±0.1mm，制件强度性能≥100MPa；（3）大尺寸铸造砂型高效增 材制造装备最大方向打印尺寸≥2m，层厚 0.2mm~0.8mm 可调， 成形效率≥250L/h，砂芯抗压强度≥6MPa，抗拉强度≥1.4MPa。 实施年限：5 年 拟支持项目数：3 项 有关说明：企业牵头。面成形光固化增材制造工艺与装备、 高性能树脂及其复合材料大型构件增材制造工艺与装备、大尺寸
铸造砂型高效增材制造工艺与装备可以单独申报。 1.6个性化植入假体嶒柿造关键技支术(重大共性关键技术类) 研究内容:针对植入假体和精准诊疗辅助装置个性化制造的 需求,研发符合临床诊疗需要的个性化假体的快速建模、分析软 件和增材制造工艺软件;硏淛攴持良好生物相容性材料的増材制 造装备;开展医学临床应用硏究,建立增材制造个性化假体的质 量标准规范 考核指标:工艺装备支持3种以上个性化假体的成形;个性化 假体的设计制造时间不超过72h;不少于50例的临床试用或应用。 实施年限:5年 拟支持项目数:5项 有关说明:临床应用单位牵头、产学硏联合申报,强化各主 体的优势作用。 17基于互联网的3D打印制造创新应用(应用示范) 研究内容:针对创新创意设计和产品快速原型设计的需求, 研究基于web的三维轻量化建模技术,开发大众参与的3D打印
— 8 — 铸造砂型高效增材制造工艺与装备可以单独申报。 1.6 个性化植入假体增材制造关键技术（重大共性关键技术类） 研究内容：针对植入假体和精准诊疗辅助装置个性化制造的 需求，研发符合临床诊疗需要的个性化假体的快速建模、分析软 件和增材制造工艺软件；研制支持良好生物相容性材料的增材制 造装备；开展医学临床应用研究，建立增材制造个性化假体的质 量标准规范。 考核指标：工艺装备支持 3 种以上个性化假体的成形；个性化 假体的设计制造时间不超过 72h；不少于 50 例的临床试用或应用。 实施年限：5 年 拟支持项目数：5 项 有关说明：临床应用单位牵头、产学研联合申报，强化各主 体的优势作用。 1.7 基于互联网的 3D 打印制造创新应用（应用示范） 研究内容：针对创新创意设计和产品快速原型设计的需求， 研究基于 Web 的三维轻量化建模技术，开发大众参与的 3D 打印
创新创意设计软件,开发支持产品个性定制化设计、设计师协同 创意设计以及3D打印的云服务应用平台;针对教育、文化创意、 消费品等领域的需求,开发低成本、网络化、智能化多材质彩色 3D打印设备,并实现产业化应用 考核指标:(1)面向3D打印的云服务平台指标:支持在线 个性化定制、创新创意设计、订单交易等功能,提供20种以上相 关云服务,支持1万人以上同时在线,实现初期主册用户10万人 以上用户规模,形成不少于500个应用案例。(2)普及型智能彩 色3D打印机硏制及其产业化指标:自主硏制低成本、多用途 网络化、智能彩色3D打印设备,实现市场销售2000台以上 实施年限:5年 拟支持项目数:面向3D打印的云服务平台3项、普及型智 能彩色3D打印机硎制及其产业化5项。 经费配套:其他经费与中央财政经费比例不低于2: 有关说明:面向3D打印的云服务平台和普及型智能彩色3D 打印机研制及其产业化可以单独申报;企业牵头申报
— 9 — 创新创意设计软件，开发支持产品个性定制化设计、设计师协同 创意设计以及 3D 打印的云服务应用平台；针对教育、文化创意、 消费品等领域的需求，开发低成本、网络化、智能化多材质彩色 3D 打印设备，并实现产业化应用。 考核指标：（1）面向 3D 打印的云服务平台指标：支持在线 个性化定制、创新创意设计、订单交易等功能，提供 20 种以上相 关云服务，支持 1 万人以上同时在线，实现初期注册用户 10 万人 以上用户规模，形成不少于 500 个应用案例。（2）普及型智能彩 色 3D 打印机研制及其产业化指标：自主研制低成本、多用途、 网络化、智能彩色 3D 打印设备，实现市场销售 2000 台以上。 实施年限：5 年 拟支持项目数：面向 3D 打印的云服务平台 3 项、普及型智 能彩色 3D 打印机研制及其产业化 5 项。 经费配套：其他经费与中央财政经费比例不低于 2：1 有关说明：面向 3D 打印的云服务平台和普及型智能彩色 3D 打印机研制及其产业化可以单独申报；企业牵头申报
2.激光制造 21大功率激光焊接机理硏究(基础前沿类) 研究内容:面向国家重大需求,硏究激光焊接能量耦合机理 探索羽辉形成机制及其对光束传输与吸收的影响规律,揭示厚壁 构件超窄间隙大功率激光焊接的焊缝熔池焠熔体非平衡凝固过程及 接头组织特征与形成规律;研究激光焊接台金特性,发展超厚超 窄间隙激光焊接优质焊缝凝固组织控制新方法及焊缝组织性能同 步调控新技术。 考核指标:突破厚度l00mm厚板超窄间隙焊接;高强钢、铝 合金等典型材料焊态接头强度系数>90%;完成2项以上工业应用。 实施年限:5年 拟支持项目数:1-2项 有关说明:优先支持结合国家重大工程需求,开展产学研合 作研究。 22高性能激光晶体制造工艺与装备(重大共性关键技术类) 研究內容:面向制造用先进激光器的重大需求,研究激光晶
— 10 — 2．激光制造 2.1 大功率激光焊接机理研究（基础前沿类） 研究内容：面向国家重大需求，研究激光焊接能量耦合机理， 探索羽辉形成机制及其对光束传输与吸收的影响规律，揭示厚壁 构件超窄间隙大功率激光焊接的焊缝熔池熔体非平衡凝固过程及 接头组织特征与形成规律；研究激光焊接冶金特性，发展超厚超 窄间隙激光焊接优质焊缝凝固组织控制新方法及焊缝组织性能同 步调控新技术。 考核指标：突破厚度≥100mm 厚板超窄间隙焊接；高强钢、铝 合金等典型材料焊态接头强度系数≥90%；完成 2 项以上工业应用。 实施年限：5 年 拟支持项目数：1-2 项 有关说明：优先支持结合国家重大工程需求，开展产学研合 作研究。 2.2 高性能激光晶体制造工艺与装备（重大共性关键技术类） 研究内容：面向制造用先进激光器的重大需求，研究激光晶
