領域

子方向

成熟化需求

設

計

生物啟發設計與(yu) 製造

用於(yu) Ti-64合金直接金屬激光燒結的蜂窩有限元分析技術模型

用於(yu) 蜂窩結構的高效結構分析算法

成本與(yu) 能耗因素分析/建模

Ti-64合金直接金屬激光燒結工藝的生產(chan) 成本建模

Ti-64合金電子束熔化工藝的生產(chan) 成本建模

“搖籃到搖籃”壽命周期能耗建模

產(chan) 品/工藝族能耗建模

產(chan) 品與(yu) 工藝設計輔助手段/程序

熔融沉積成形的ULTEM 9085工裝設計指南

選區激光燒結的碳纖維增強靜電釋放聚醚酮酮拓撲優(you) 化指南

集成的增材製造和二次加工支持指南

熔融沉積成形的ULTEM 9085零件設計和製造路徑指南

可連接CAD的專(zhuan) 家設計顧問

基於(yu) 規則的麵向製造的設計（DFM）方法與(yu) 算法

設計規範詢問算法

工藝/材料/機床一致性的自動生成

推薦快速合格鑒定/認證手段的設計顧問

材

料

“非特定”增材製造技術包

Ti-64和Co-Cr的電子束熔化工藝驗證工藝路線圖

Ti-64和Co-Cr的直接金屬激光燒結工藝驗證工藝路線圖

Ti-64和IN718的激光近淨成形工藝窗口表征

麵向超聲無損檢測的電子束定向能沉積的Ti-64微結構

材料性能表征

熔融沉積成形的ULTEM 9085 B基設計許用值

選區激光燒結的碳纖維增強靜電釋放聚醚酮酮B基設計許用值

選區激光燒結的聚醚酮酮表征

選區激光燒結的Cu表征

電子束熔化的Ti-64和Co-Cr給料與(yu) 性能的關(guan) 係

直接金屬激光燒結的Ti-64和Co-Cr給料與(yu) 性能的關(guan) 係

電子束熔化的Ti-64和Co-Cr絲(si) 線給料對微結構的影響

直接金屬激光燒結的Ti-64和Co-Cr絲(si) 線給料對微結構的影響

電子束熔化的Ti-64 B基設計許用值開發

下一代材料

選區激光燒結的碳纖維增強靜電釋放聚醚酮酮可回收性指南

低成本循環利用的Al材料規範

鍛造工具耐磨塗層指南

生物相容/生物可吸收的黏合劑噴射Fe-Mn材料

材料可回收性指標

工

藝

多材料輸送與(yu) 沉積係統

3D梯度材料沉積控製

工藝溫度梯度控製

工藝溫度實時分析方法

下一代機床

模塊化激光近淨成形機床翻新係統

低成本循環利用的Al材料桌麵打印機

微電感燒結試驗台

高產(chan) 出的Ni和Ti激光熱絲(si) 線工藝

增材與(yu) 減材混合係統

開源可編程邏輯控製架構

供

應

鏈

先進感知與(yu) 探測手段

用於(yu) 電子束熔化和激光近淨成形工藝的多傳(chuan) 感器熱成像係統

熱成像數據的3D可視化手段

激光粉末床熔融工藝缺陷的原位監測傳(chuan) 感器試驗台

激光粉末床熔融熱塑性塑料的紅外成像

數字線集成

麵向增材與(yu) 二次加工集成的基於(yu) 模型的企業(ye) （MBE）的手段

“設計VS製造”公差的實時比較

智能機床控製方法

工藝路線圖微結構控製算法

變形補償(chang) 控製算法

集成的增材與(yu) 二次加工控製

激光粉末床熔融熱塑性塑料的熱成像控製

基於(yu) 模型的閉環反饋控製算法

快速檢測技術

逐層的3D質量認證

超合金激光粉末床熔融的原位質量保證手段

激光粉末床熔融的無損評估後檢測

Ti和Ni合金的X射線CT無損檢測程序

修理技術

H13模鑄工裝修理與(yu) 翻新指南

激光粉末定向能零件修理方法

標準/圖表/協議

國家標準與(yu) 技術研究院的輪詢調度協議

激光粉末床熔融工藝控製的開放協議

電子束定向能沉積的Ti-64超聲無損檢測協議

數據存儲(chu) 卡目錄與(yu) 族譜

工業(ye) 專(zhuan) 用合格鑒定/認證協議

第三方數據記錄模板

共享數據的存儲(chu) 模式

增

材

製

造

基

因

組

基準驗證用戶案例

電子束定向能沉積的Ti-64超聲無損檢測試樣

Ti和Ni合金的X射線CT無損檢測參考試樣

模型輔助的性能預測

集成計算材料工程和數據存儲(chu) 靜態模型鏈接

基於(yu) 物理學的建模與(yu) 仿真

電子束熔化的Al材工藝建模

激光粉末床熔融的Al材工藝建模

直接金屬激光燒結工藝數值仿真方法

激光近淨成形的Ti-64 ABAQUS有限元分析設置腳本

激光粉末床熔融的Ni，Co和Ti變形建模

項目名稱

主要參與(yu) 方

項目研究內(nei) 容

複雜複合材料工裝的熔融沉積成形

諾斯羅普·格魯門，密蘇裏科技大學

利用ULTEM 9085材料等高溫聚合物，快速且經濟地生產(chan) 複合材料製造工裝。

高溫選區激光燒結技術和基礎設施成熟化

諾斯羅普·格魯門

為(wei) 低成本高溫熱塑性塑料開發製造工藝，並且探索材料可回收性與(yu) 再利用。

電子束熔化Ti-6Al-4V增材製造驗證和設計許用值開發

諾斯羅普·格魯門，GE

演示Ti-6Al-4V鈦合金組件的全尺寸電子束增材製造，開發一整套材料設計許用值，在全尺寸電子束增材製造驗證組件上驗證無損檢測方法；評估向航空航天結構以及推進裝置組件生產(chan) 轉移的成熟度。

增材製造的數字線實施

波音，雷神，航空噴氣公司

開發集成的工藝和工具，通過減少材料沉積、組件精整工藝以及在工序間應用自動化，減少製造成本和周期；通過結合創新的原位工藝監測能力，將加工數據與(yu) 整條數字線連接，為(wei) 增材製造工藝提供更優(you) 質信息，驗證對加工成本、材料壽命周期成本、質量控製成本、人工成本和能耗降低的影響；通過比較無損檢測結果與(yu) 設計和工藝信息，增材製造工藝中獲得的數據還將用於(yu) 實施進一步改進。項目將得到直接影響和監測關(guan) 鍵指標的成套信息以及支持增材製造工程與(yu) 製造設計的信息，結合原位監測能力以及數字線信息的連接與(yu) 分析，將縮短產(chan) 品上市時間並減少全壽命周期成本。

用於(yu) 增材製造無縫化設計、分析、製造和重新設計的多學科設計分析

雷神，GE，ANSYS，Autodesk，Altair

麵向增材製造設計、分析、製造和重新設計的無縫化工作流程，進行多學科設計分析，以優(you) 化設計過程，讓工程和技術人員更方便地開發適合增材製造的、大規模定製化的工程解決(jue) 方案。項目將開發“麵向可製造性的設計（DFM）”標準與(yu) 規則，實施增材製造CAD/CAM/CAE分析與(yu) 設計優(you) 化；開發設計輔助手段的關(guan) 鍵技術元素（CTE），為(wei) 設計團隊在增材製造與(yu) 傳(chuan) 統工藝間進行權衡提供關(guan) 鍵知識；建立基線方法論，在多種增材製造“材料-工藝族”候選方案間進行權衡，實現更優(you) 決(jue) 策。

航空航天組件激光粉末床生產(chan) 的過程中質量保證（IPQA）

GE航空，霍尼韋爾航宇，航空噴氣·洛克達因

為(wei) 航空航天增材製造組件的大批量生產(chan) 開發商業(ye) 可用、獨立平台的質量保證技術，在開發中利用多種增材製造機床和超合金，對這種IPQA技術方案進行成熟化。

金屬粉末床增材製造的變形預測和補償(chang) 方法開發

GE全球研究中心，霍尼韋爾，聯合技術公司研究中心

麵向金屬粉末床增材製造，為(wei) 基於(yu) 物理學的熱變形預測與(yu) 應對工具建立基準並且進行驗證，以減少開發時間。項目將建立一套標準的增材製造設計規則和變形應對實踐，以及對整個(ge) 增材製造供應基礎的相關(guan) 培訓。

形成健全的、用於(yu) 金屬粉末床熔融增材製造係統第三方生態係統 所需的柔性自適應開放式架構

GE全球研究中心，GE航空

開發並驗證粉末床燒結增材製造（PBFAM）的開放式架構控製係統。機床供應商的現有能力無法滿足工業(ye) 界大批量生產(chan) 的需求，很大程度上源自原始設備製造商采用的封閉式架構。一個(ge) 柔性、易適應的PBFAM工藝的開放式架構將助力“功能應用生態係統”，讓輔助工藝所用的第三方硬件更容易集成到PBFAM機床中，加速增材製造的進步。項目將直接為(wei) GE全球研究中心的另一個(ge) 開源項目提供支持。

粉末床增材製造研究的開源工藝控製*

GE全球研究中心，GE航空，勞倫(lun) 斯·利弗莫爾國家實驗室

針對粉末床燒結激光增材製造（PBFAM），開發並驗證用於(yu) 商業(ye) 和客戶定製金屬增材機床的開源協議和機床控製器。工作核心是依據開源PBFAM社區的輸入開發稱為(wei) LAYER和SCAN的兩(liang) 項新協議；采納LAYER和SCAN協議是一個(ge) 快速獲取國際認可的戰略決(jue) 策，因為(wei) 兩(liang) 項協議都是簡單而綜合、可升級、可擴展的，且獨立於(yu) 各型PBFAM機床。為(wei) 加速開發，團隊將利用已有的開源鋪層軟件以避免重複工作，一旦協議建立，將開發三個(ge) 開源程序，基於(yu) STL文件驗證零件製造。

項目名稱

主要參與(yu) 方

項目研究內(nei) 容

熔融沉積成形的複合材料製造和液壓成形用快速簡潔工裝

密蘇裏科技大學，諾斯羅普·格魯門

利用簡潔工裝，減少複合材料工藝中的材料使用需求，快速且經濟地生產(chan) 複合材料製造工裝。

用於(yu) 工裝重置和翻新的增材製造工藝和工序的合格鑒定

西部保留地大學

開發、評估和鑒定工裝與(yu) 模具的修理和重置方法，延長工裝使用壽命，減少能耗、成本和準備時間。

粉末床金屬增材製造工藝的快速合格鑒定方法

西部保留地大學

通過激光燒結和電子束熔化粉末床工藝研究，提升對微結構和力學性能的控製能力；建立基於(yu) 工藝的、生產(chan) 量可變的成本模型。

使用激光熱絲(si) 線工藝的高產(chan) 出功能材料沉積

西部保留地大學，RTI國際金屬公司

麵向不同的高產(chan) 出功能材料沉積應用，評估一個(ge) 激光輔助的、基於(yu) 絲(si) 線的增材製造工藝，針對激光/粉末增材製造工藝建立基準。

用於(yu) 增材製造過程監測和控製的熱成像

賓夕法尼亞(ya) 大學

麵向電子束直接製造和激光淨近成形工藝的過程監測和控製，拓展熱成像的應用，實現全局溫度場的3D可視化以及對電子束或激光粉末工藝的基於(yu) 熱成像表征的實時控製。

粉末床增材製造研究的開源工藝控製*

賓夕法尼亞(ya) 州立大學，諾斯羅普·格魯門，霍尼韋爾，3D係統公司

開發並驗證用於(yu) PBFAM的開源、分層協議，該協議將定義(yi) 一係列在賽博物理係統中使用的通信結構，它們(men) 為(wei) 定義(yi) 和執行粉末床沉積工藝所需。協議每一層都將定義(yi) 數據和通信結構的一方麵，還將支持掃描路徑和工藝數據的規範和提取，實現在PBFAM係統與(yu) 其它異種係統間的通信。訪問開源協議將允許研究人員接觸建模、感知、控製和工藝優(you) 化的關(guan) 鍵數據，使工業(ye) 界提升鑒定與(yu) 認證能力，實現更高效創新的PBFAM工藝和材料開發。

開發能夠實現增材製造蜂窩結構有效設計的拓撲優(you) 化工具

匹茲(zi) 堡大學，美鋁，ANSYS，ExOne

開發基於(yu) 蜂窩結構的增材製造結構設計與(yu) 優(you) 化軟件，創新地在有限元分析中利用微觀力學模型記錄蜂窩結構的有效行為(wei) 。

用於(yu) 醫療的生物可吸收金屬合金製生物醫學裝置的增材製造

匹茲(zi) 堡大學，ExOne

開發增材製造方法，將鎂基和鐵基合金轉變為(wei) 生物醫學裝置，如骨板和支架，並進行生物兼容性、生物吸收和力學試驗。

金屬合金給料功能支撐結構的參數化設計

匹茲(zi) 堡大學

為(wei) 金屬合金給料的功能支撐結構開發參數化設計方法，特別針對直接金屬激光燒結工藝中使用的支撐結構，要形成設計規則。

麵向高潛力增材製造應用的集成設計工具開發

匹茲(zi) 堡大學，聯合技術公司研究中心，霍尼韋爾，陸軍(jun) 航空與(yu) 導彈研發和工程中心，ANSYS，ExOne，RTI國際金屬公司

開發集成設計成套工具，包括麵向多種增材製造可製造性要求的設計輔助功能，以及麵向高潛力增材製造應用的拓撲優(you) 化新能力。增材製造技術能夠生產(chan) 非常複雜的幾何外形與(yu) 拓撲布局，極大提升設計空間，不過現有CAD/CAE軟件包無法充分施展這種設計自由度。項目將尋求開發一款能快速商業(ye) 化的集成設計成套工具，縮短設計階段，降低製造成本，減少增材製造新產(chan) 品上市時間。

必需的公差與(yu) 表麵光潔度

北卡羅來納州立大學，約翰·迪爾

開發一個(ge) 增材製造和減法加工混合製造係統，能夠按最終幾何規範生產(chan) 機械產(chan) 品，使機械零件能夠“數字製造”以滿足必要的最終幾何精度。

3D打印多功能性:航空航天應用的增材製造

德克薩斯大學埃爾帕索分校，洛克希德·馬丁，諾斯羅普·格魯門，Stratasys

開發一套綜合製造方案，與(yu) 基礎增材製造工藝集成，包括：多種耐用熱塑性塑料/金屬的模壓成形，微加工，激光燒蝕，在熱塑性塑料中嵌入絲(si) 線和細距網絡，機器人組件放置。通過多個(ge) 集成製造係統的綜合，這些集成的技術將製造多材料結構以生產(chan) 多功能產(chan) 品，如可穿戴電子設備、生物醫學裝置和防務、航天與(yu) 能源係統。

用於(yu) 三維電子學製造的低成本工業(ye) 級多元三維（Multi3D）係統

德克薩斯大學埃爾帕索分校，洛克希德·馬丁，諾斯羅普·格魯門，波音，霍尼韋爾

將下一代增材製造技術融入一個(ge) 低成本工業(ye) 多元3D係統，用於(yu) 3D電子打印。項目將開發一個(ge) 固結係統，包括一個(ge) 集成進現有CNC龍門機床的柔性工裝台，允許互換為(wei) 執行以下功能：精密微加工，熱塑性塑料擠壓，帶有絲(si) 線管理功能的直接絲(si) 線嵌入，直接箔片嵌入。通過這些可互換的功能，係統能夠製造複雜外形的絕緣結構，其內(nei) 部有密集分布的金屬網絡拓撲布局。

熱塑性塑料粉末床燒結的閉環工藝控製*

德克薩斯大學奧斯汀分校，Stratasys

驗證粉末床燒結中的反饋控製能夠提升零件質量和性能可預測性，同時減少不同機床製造條件下甚至同一製造工藝中的波動敏感性，使得熱塑性塑料增材製造技術能夠得到高度可重複的、經得起考驗的工藝結果。項目將利用一個(ge) 高溫試驗台，其架構中的核心部分就是反饋控製功能。

用於(yu) 原型和生產(chan) 的金屬合金和新型極低成本3D焊接打印平台

密歇根理工大學

進行極低成本3D金屬打印機的商業(ye) 化以及新型3D打印合金的開發，材料開發將關(guan) 注鋁合金，最終目標是從(cong) 回收廢品中開發出來。

定製踝足矯形器的賽博物理設計與(yu) 增材製造

密歇根大學，Altair，Stratasys

優(you) 化麵向增材製造設計的數字工作流，包括：基於(yu) OptiStruct優(you) 化軟件包開發增材製造專(zhuan) 用的功能，生成獨特的填充圖案並對性能進行數字化驗證，同時在產(chan) 量和材料輸送上實現關(guan) 鍵提升，使用熔融沉積成形技術生產(chan) 定製化的踝足矯形器。項目尋求利用基於(yu) 雲(yun) 的設計和增材製造技術，在麵向增材製造的設計、材料輸送和係統改進上得到提升，開發利用多尺寸尖端打印多種材料的方法以提供經濟、高質量的矯形器。

用於(yu) 直接金屬增材製造的粉末性能與(yu) 工藝產(chan) 出的關(guan) 聯數據庫

卡內(nei) 基·梅隆大學，普·惠，聯合技術公司研究中心

首次建立關(guan) 聯數據庫，關(guan) 聯不同供應商的粉末性能（如平均顆粒直徑、顆粒直徑分布、顆粒形態、流動性指標）與(yu) 工藝產(chan) 出（如粉末鋪展性、粉末燒結能力、熔池尺寸、微結構、幾何精度、材料硬度）。針對至少一個(ge) 無法立即在直接金屬機床中使用的粉末係統，確認所需的工藝變量修改，使該粉末係統的產(chan) 出可與(yu) 標準粉末相當。

通過增材製造粉末再利用實現下一代整形外科材料的經濟生產(chan)

聖母瑪利亞(ya) 大學

通過增材製造中的粉末再利用，實現下一代整形外科材料的經濟生產(chan) ，限製增材製造大批量生產(chan) 的一個(ge) 重要因素是如何在單個(ge) 增材製造過程中提升零件製造數量，而又不影響零件質量。粉末又貴又未充分利用，典型製造過程中隻有5%-20%的粉末燒結成零件， 依靠材料和機床廠商可以實現粉末再利用，不過粉末暴露在增材製造機床的高溫工作環境下時會(hui) 發生變化。上述所有困難都可以克服，但關(guan) 鍵是必須知曉並理解再利用對粉末力學性能的影響，項目將特別針對Ti-6Al-4V、不鏽鋼和尼龍材料進行研究。

增材製造的設計指導係統

喬(qiao) 治亞(ya) 理工學院，洛克希德·馬丁，GKN航宇，西門子，Stratasys

開發增材製造設計指導係統，填補設計到打印工作流程的不足。當前，CAE工具在設計工作流中被強製插入與(yu) 增材製造聯接，此外，一些高層級工作流類別或缺失或與(yu) 當前流程不協調，包括用於(yu) 製造工藝選擇和調整的決(jue) 策工具、用於(yu) 零件認證與(yu) 驗證的有限元分析、與(yu) 用於(yu) 配置管理的產(chan) 品壽命周期管理軟件的兼容性。項目將實現決(jue) 策工具以及零件認證與(yu) 驗證的工作流類別的嵌入，並提供近無縫化的軟件生態係統，通過通用有效載荷文件格式消除在多個(ge) 軟件工具間切換的不連續，向完整和理想的工作流程前進。

項目名稱

主要參與(yu) 方

項目研究內(nei) 容

增材製造材料微結構優(you) 化以提升無損檢測能力

愛迪生焊接協會(hui) （EWI），洛克希德·馬丁，西亞(ya) 基

高性能航空航天鈦合金組件在電子束定向能沉積及後續熱處理過程中形成複雜微結構，通過修改沉積工藝參數和改進超聲檢測技術，提升對組件的超聲檢測能力。

複雜金屬增材製造結構的無損評估*

愛迪生焊接協會(hui)

針對鈦合金和鎳基合金增材製造以及直接金屬激光融化和電子束融化工藝製造，在組件檢測中應用無損評估技術。依據工業(ye) 界的輸入，形成由平麵和立體(ti) 缺陷以及內(nei) 部不一致組成的缺陷矩陣，向所選增材製造組件中施加；研究中將對以預定類型、位置和尺寸製造平麵和立體(ti) 缺陷的兩(liang) 項工藝進行鑒定。在各種無損評估形式中，選取了X射線CT來實施，以檢驗典型增材製造缺陷和條件下的樣本和組件；所選組件中的增材製造缺陷矩陣的設計和優(you) 化將由X射線CT性能的計算機建模與(yu) 仿真來輔助，X射線CT性能將指明可能的最佳與(yu) 最差檢測場景。

用於(yu) 工業(ye) 級增材製造的並行固結方法優(you) 化

斯通尼·克裏克實驗室，雷神

開發增材製造新方法，即對一個(ge) 零件上的許多點同時進行粉末固結。相關(guan) 材料和工業(ye) 數據將記錄在數據庫中，格式與(yu) 機構的國家級存儲(chu) 框架一致。數據庫將通過在線培訓、工人發展和公開發布等補充手段，傳(chuan) 播項目成果等信息，支持其商業(ye) 化應用。

在美國鑄造行業(ye) 加速應用增材製造技術

楊斯頓商業(ye) 孵化器，美國鑄造協會(hui) ，ExOne

支持黏合劑噴射增材製造向小型鑄造企業(ye) 的轉移，允許其使用黏合劑噴射設備，並開發設計指南與(yu) 工藝規範。

熔融沉積成形組件製造的成熟化

快速原型製造公司，戴頓大學

研究高溫聚合物ULTEM 9085的性能與(yu) 應用，關(guan) 鍵成果包括設計指南，關(guan) 鍵材料和工藝數據，機床、材料、零件和工藝認證。

低成本“近淨成形引擎裝置”開發

Optomec，洛克希德·馬丁，陸軍(jun) 貝內(nei) 實驗室

為(wei) 金屬激光沉積開發一款模塊化、經濟的，可安裝在任何現代機床中的“近淨成形引擎裝置”。為(wei) 此，要在模塊化設計中嵌入最新的控製、路徑生成和質量監測功能，作為(wei) 機床係統的一部分，易於(yu) 升級和維護。

Ti-6Al-4V和IN718合金的沉積參數知識庫開發

Optomec

為(wei) 金屬增材製造工藝參數確定提供高效和可重用的解決(jue) 方案，使其實現無缺陷沉積。知識庫由工藝參數許用值組合的矩陣組成，盡可能減少工藝開發中的試錯過程。

熱塑性塑料粉末床燒結的閉環工藝控製*

3D係統公司，桑迪亞(ya) 國家實驗室，洛克希德·馬丁

通過在軟硬件集成的閉環工程係統中加入預測性建模機製，實現關(guan) 鍵工藝參數的原位控製，解決(jue) 固有的加工難題，從(cong) 而能夠在製造過程中廣泛采用熱塑性塑料粉末床燒結。項目將在桑迪亞(ya) 的材料納米尺度仿真能力的基礎上製定基於(yu) 模型的預測解決(jue) 方案並與(yu) 之集成，並利用洛·馬和桑迪亞(ya) 的工藝傳(chuan) 感器選擇知識與(yu) 增材製造係統集成經驗。