本重點專(zhuan) 項總體(ti) 目標是:突破增材製造與(yu) 激光製造的基礎理論,取得原創性技術成果,超前部署研發下一代技術;攻克增材製造的核心元器件和關(guan) 鍵工藝技術,研製相關(guan) 重點工藝裝備;突破激光製造中的關(guan) 鍵技術,研發高可靠長壽命激光器核心功能部件、國產(chan) 先進激光器,研製高端激光製造工藝裝備;並實現產(chan) 業(ye) 化應用示範;到2020年,基本形成我國增材製造與(yu) 激光製造的技術創新體(ti) 係與(yu) 產(chan) 業(ye) 體(ti) 係互動發展的良好局麵,促進傳(chuan) 統製造業(ye) 轉型升級,支撐我國高端製造業(ye) 發展。
本重點專(zhuan) 項按照“圍繞產(chan) 業(ye) 鏈、部署創新鏈”的要求,圍繞增材製造與(yu) 激光製造的基礎理論與(yu) 前沿技術、關(guan) 鍵工藝與(yu) 裝備、創新應用與(yu) 示範部署任務。專(zhuan) 項實施周期為(wei) 5年(2016-2020年)。
2016年本重點專(zhuan) 項在2個(ge) 技術方向已啟動12個(ge) 研究任務的25個(ge) 項目,2017年本重點專(zhuan) 項在2個(ge) 技術方向已啟動20個(ge) 研究任務的23個(ge) 項目。2018年,在2個(ge) 技術方向啟動30個(ge) 研究任務,擬支持30-60個(ge) 項目,擬安排國撥經費總概算為(wei) 7億(yi) 元左右。為(wei) 充分調動社會(hui) 資源投入,凡企業(ye) 牽頭的項目須自籌配套經費,配套經費總額與(yu) 國撥經費總額比例不低於(yu) 1:1。
項目申報統一按指南二級標題(如1.1)的研究方向進行。除特殊說明外,擬支持項目數均為(wei) 1-2項。項目實施周期不超過3年。申報的項目必須涵蓋該二級標題下指南所列的全部研究內(nei) 容和考核指標。項目下設課題數原則上不超過5個(ge) ,每個(ge) 課題參研單位原則上不超過5個(ge) 。項目設1名項目負責人,項目中每個(ge) 課題設1名課題負責人。
指南中“擬支持項目數為(wei) 1-2項”是指:在同一研究方向下,當出現申報項目評審結果前兩(liang) 位評價(jia) 相近、技術路線明顯不同的情況時,可同時支持這2個(ge) 項目。2個(ge) 項目將采取分兩(liang) 個(ge) 階段支持的方式。第一階段完成後將對2個(ge) 項目執行情況進行評估,根據評估結果確定後續支持方式。
1.增材製造
1.1基於(yu) 增材製造的智能仿生結構設計技術(基礎前沿類)
研究內(nei) 容:探索形狀記憶材料增材製造新原理和新工藝,形成與(yu) 製造工藝匹配的改性技術和可實現熱/光/電/磁等激勵響應的專(zhuan) 用材料;研究形狀記憶材料增材製造結構的智能變形行為(wei) ,揭示從(cong) 成形材料組織、性能、功能到製品行為(wei) 的映射規律;發展基於(yu) 形狀記憶材料增材製造的智能仿生結構設計技術,在滿足係統輕量化、功能融合等要求下,實現包括精確智能變形在內(nei) 的功能和效能提升;在生物醫療、航空航天、汽車等領域開展功能應用驗證。
考核指標:形狀記憶材料在增材製造工藝中功能參數損失不超過5%,非金屬成形結構可調變形量不小於(yu) 40%,金屬結構可調變形量不小於(yu) 8%;係統體(ti) 積降低50%以上,在傳(chuan) 統機電結構變形標準上,變形效能提升15%以上。
1.2大功率高精度數字式掃描電子槍係統(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:麵向金屬粉末床增材製造工藝需求,提升電子槍的使用壽命,研發電子加速與(yu) 束流強度的精確控製技術,提高電源的可靠性和加速電壓的穩定性;研究適於(yu) 選區熔化的電子光學設計及高精度數字式掃描係統,提高束斑質量和掃描精度;研發四槍以上陣列式電子槍係統,擴大電子束精確掃描的範圍;研發電子槍運行狀態的監控和自診斷、自恢複技術,提高其運行的可靠性。
考核指標:電子槍陣列拚接精度優(you) 於(yu) 200um;單電子槍功率不小於(yu) 3kW,最小束斑直徑優(you) 於(yu) 200μm;掃描範圍不小於(yu) 400mm×400mm,精度優(you) 於(yu) 100μm;電子槍係統連續無故障工作時間大於(yu) 200小時;在電子束增材製造裝備中得到應用驗證。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.3麵向增材製造的模型處理以及工藝規劃軟件係統(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:適用於(yu) 各種增材製造技術的普適性數字模型處理方法(包括適應多材料、多尺度結構的數字模型);針對數字模型的高效切片算法(包括曲麵切片);增材製造典型結構件的高效路徑規劃算法;工藝仿真優(you) 化工具軟件;算法和軟件工藝驗證,形成軟件工藝庫係統。形成國產(chan) 增材製造通用軟件係統。
考核指標:建立普適性的模型處理軟件,支持平麵切片與(yu) 隨形曲麵切片兩(liang) 種模式,可自動生成不少於(yu) 5種工藝支撐和不少於(yu) 5種點陣結構;GB級數字模型切片時間不大於(yu) 30分鍾;適用於(yu) 3種以上主流增材製造技術的高效路徑規劃算法,能夠自動識別增材製造模型工藝特征不少於(yu) 5種,GB級數字模型自動工藝路徑規劃時間不大於(yu) 1小時;開發不少於(yu) 3種以上主流增材製造技術(包括金屬和非金屬)的仿真優(you) 化工具軟件;在國內(nei) 自主研發的增材製造裝備上應用,匹配不少於(yu) 5種典型增材製造工藝。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.4微納結構增材製造工藝與(yu) 裝備(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:研究複雜三維微納結構增材製造新原理和新工藝,解決(jue) 三維微納結構製造的共性科學與(yu) 技術問題,研發與(yu) 微納結構增材製造工藝及器件功能需求匹配的成形材料體(ti) 係,實現功能化的微納結構與(yu) 宏觀結構一體(ti) 化快速製造,開發微納增材製造裝備樣機;以微機電係統、傳(chuan) 感器、微納光學,精密醫療器件,柔性電子器件等為(wei) 應用對象,開展器件製造應用實驗,形成具有重大應用前景的新型功能器件樣件,實現具有微納特征的三維結構與(yu) 功能一體(ti) 化製造。
考核指標:結構特征尺寸小於(yu) 10μm,層厚小於(yu) 5μm,偏差小於(yu) 20%;材料不少於(yu) 3種;製造範圍不小於(yu) 100×100×50mm;實驗應用器件不少於(yu) 5類;形成材料、工藝、裝備等規範或標準。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.5可降解個(ge) 性化植入物的增材製造技術與(yu) 裝備(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:可降解生物材料的增材製造設備、工藝與(yu) 植入物個(ge) 性化設計軟件;與(yu) 增材製造工藝匹配的可降解材料;個(ge) 性化可降解醫學植入物設計原理、增材製造和臨(lin) 床試驗應用研究。
考核指標:設備加工尺寸不小於(yu) 300×300×300mm,製作精度不低於(yu) 0.05mm;滿足製造工藝的可降解材料5種以上,製作過程滿足植入物安全規範,產(chan) 品通過安全性評價(jia) ,符合外科植入物國家/行業(ye) 標準;植入物降解後達到組織的功能再生,臨(lin) 床試驗40例以上。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 或醫院牽頭申報。
1.6多細胞精準3D打印技術與(yu) 裝備(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:多細胞體(ti) 係的3D打印設備和細胞存活維持係統;細胞與(yu) 基質材料一體(ti) 化的生物打印墨水體(ti) 係;以複雜人體(ti) 組織和器官為(wei) 對象的藥物模型和動物試驗研究。
考核指標:設備加工尺寸不小於(yu) 300×300×200mm,保證85%以上細胞存活不小於(yu) 10天;滿足打印工藝的細胞材料(生物墨水)10種以上,材料與(yu) 設備達到生物安全標準,藥物和動物實驗各20例以上;建立多組織與(yu) 器官的打印工藝規範,滿足國家生物醫學安全相關(guan) 規範或標準。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 或醫院牽頭申報。
1.7高性能聚合物材料醫療植入物增材製造技術(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:研發高性能聚合物材料醫療植入物增材製造技術;適用醫療植入要求的聚合物材料增材製造材料體(ti) 係;增材製造聚合物醫療植入物臨(lin) 床試驗應用。
考核指標:製作精度優(you) 於(yu) 0.05mm,達到醫療植入標準的聚合物材料(粉料或線材)4種以上;製件靜拉伸力學性能不低於(yu) 90MPa;產(chan) 品通過安全性評價(jia) ,符合外科植入物國家/行業(ye) 標準,完成動物實驗;臨(lin) 床試驗40例以上。
有關(guan) 說明:由醫院牽頭申報。
1.8移動式增材修複與(yu) 再製造技術與(yu) 裝備(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:針對等大型高價(jia) 值裝備的快速現場維修需求,研究現場增材修複與(yu) 再製造工藝與(yu) 裝備;針對現場增材修複與(yu) 再製造的快速三維測量、數模分析、成形策略、數模分層及路徑規劃軟件;零件現場可修複性與(yu) 再製造性的定性和定量評價(jia) 方法;適用於(yu) 現場增材製造維修的集約化材料設計;現場熱處理及後續加工策略;修複件無損檢測與(yu) 服役壽命預測,以及性能評價(jia) 和考核。
考核指標:移動式增材修複與(yu) 再製造裝備功率不大於(yu) 20kW,沉積效率不小於(yu) 150cm3/h(以鈦合金為(wei) 參考),可修複零件尺寸不小於(yu) 3m;工藝裝備滿足陸運、海運、空運等運輸條件和現場作業(ye) 的環境要求,運輸到工作地點後工作準備時間小於(yu) 0.5h;集約化材料修複和再製造後綜合力學性能不低於(yu) 原件性能的90%;建立現場增材修複與(yu) 再製造的標準與(yu) 規範,在國家重大工程中應用。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.9增材製造件後續電化學精整加工的整體(ti) 製造策略與(yu) 工藝技術(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:針對現有金屬增材製造技術難以同時兼顧高效率和高精度製造的瓶頸問題,研究兼備高效率和高精度的增材製造與(yu) 電化學精整加工的整體(ti) 最佳製造策略與(yu) 工藝技術,建立增材製造金屬零件結構特征、材料組織、應力狀態與(yu) 電化學精整加工的工藝匹配關(guan) 係。
考核指標:最終製造件單方向尺寸不小於(yu) 500mm,尺寸精度優(you) 於(yu) ±0.05mm,表麵粗糙度優(you) 於(yu) Ra 1.6μm;同等加工精度條件下整體(ti) 製造效率較采用銑削方法精整加工提高3倍以上(以鎳基高溫合金為(wei) 參考);具備成形加工空間曲麵、凸台、孔等複雜結構的能力;建立相關(guan) 的標準與(yu) 規範,實現鈦合金、高溫合金等典型產(chan) 品在國家重大工程中應用。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.10在傳(chuan) 統製造結構件上增材製造精細結構(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:針對現有金屬增材製造技術難以兼顧高效率和低成本製造的瓶頸問題,研究在鍛件上增材製造局部精細結構;在機械加工件上增材製造局部精細結構;在鑄件上增材製造局部精細結構。
考核指標:可在包括鎳基高溫合金、鈦合金、鋁合金和鋼類合金的傳(chuan) 統製造結構件上增材製造精細結構;複合製造的整體(ti) 結構件不低於(yu) 原件的綜合力學性能;較傳(chuan) 統製造方法效率提升一倍,成本降低30%以上;建立相關(guan) 的工藝數據庫和標準與(yu) 規範。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.11金屬增材製造的高頻超聲檢測技術與(yu) 裝備(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:不同時、空調製下,超聲激勵方法在金屬增材製件中激發超聲的作用機理和規律;增材製造的材料組織、冶金缺陷、應力狀態與(yu) 高頻超聲的相互作用規律、數據分析與(yu) 特征提取方法;高抗幹擾性的在線及離線的非接觸式高頻超聲測量方法與(yu) 裝備技術。
考核指標:研製出可對增材製造過程實時在線檢測及對增材製造完成後的結構件進行檢測的非接觸式高頻超聲檢測裝備和數據處理軟件,實現對鈦合金、合金鋼、鋁合金、高溫合金等材料增材製造件的在線及離線無損檢測;檢測盲區≤0.1mm,可檢測缺陷的分辨率優(you) 於(yu) 0.1mm,掃描速度≥5mm/s,可檢測晶粒度≤50μm;建立金屬增材製造構件高頻超聲檢測的規範和標準。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.12基於(yu) Web環境的消費級3D打印在線處理服務技術應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:針對消費級3D打印應用的並發性高、價(jia) 格敏感性高、個(ge) 性化要求高以及用戶專(zhuan) 業(ye) 化程度低的特點,研究基於(yu) Web的輕量化在線建模技術;超大規模三維數據並行處理技術;個(ge) 人消費級的3D打印物體(ti) 精準彩色上色技術。
考核指標:建模軟件可在ioses、安卓、Windows等用戶終端上運行,支持1000人並發;支持總量10億(yi) 級麵片的超大規模三維模型的並行生成、切片;三維物體(ti) 上色表麵誤差≤2mm;實現項目研發技術在創新創意產(chan) 業(ye) 的應用示範,軟件銷售2000套以上。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.13高強鋁合金增材製造技術在大型客機和民用航天製造中的應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:針對國產(chan) 大型客機和民用航天高強鋁合金結構件,研究基於(yu) 增材製造工藝的大型客機和民用航天結構件優(you) 化設計方法;批量化增材製造的工藝穩定性和性能評價(jia) ;基於(yu) 增材製造工藝的專(zhuan) 用高強鋁合金設計許用值;民機適航條款符合性驗證方法以及可靠性評價(jia) 方法;基於(yu) 增材製造的大型客機“材料-設計-工藝-檢測-評價(jia) ”全流程技術體(ti) 係。
考核指標:建立滿足民機適航審定和民用航天裝機/裝星要求的整套製造工藝、材料及評價(jia) 體(ti) 係文件;在保持同等剛度並滿足相關(guan) 服役要求的基礎上相對傳(chuan) 統製造方案實現減重20%,製造周期縮短50%;使用增材製造技術批量生產(chan) 典型鋁合金零件並裝機應用,零件的主要性能離散度小於(yu) 5%,綜合性能提升10%以上;應用國內(nei) 自主研發的增材製造裝備與(yu) 技術成果。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.14增材製造支撐動力裝備設計、製造和維修全流程優(you) 化的應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:針對航空發動機和燃氣輪機等動力裝備,研究基於(yu) 增材製造的創新設計、快速研發、高性能製造和快速維修全流程優(you) 化技術,並進行應用示範,包括麵向係統級、性能優(you) 先的功能集成化設計,新產(chan) 品研發的快速迭代技術,高性能、高效率和經濟可行的增材製造技術。
考核指標:建立動力裝備係統級架構到典型功能部件的基於(yu) 增材製造的創新設計方法、標準規範、製造工藝數據庫及評價(jia) 體(ti) 係,形成輕重量、高性能、長壽命、高可靠、集約化、外場快速維修等先進的設計與(yu) 製造技術特征;係統級架構組成結構件數量減少30%以上,減重30%以上,效能提升20%以上,研發周期縮短50%以上;應用國內(nei) 自主研發的增材製造裝備與(yu) 技術成果。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.15超大結構件高效率低成本增材製造技術的應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:針對國家重點工程任務,或其它量大麵廣、經濟效益顯著的工業(ye) 應用需求,進行高效率低成本增材製造技術的應用示範研究,綜合應用各種增材製造技術及其與(yu) 傳(chuan) 統製造技術相結合的方法,研究基於(yu) 增材製造的結構優(you) 化設計,高效率、低成本的製造方法,後處理技術與(yu) 分析檢測技術,增材製造零部件的性能、效率與(yu) 成本的綜合評價(jia) 。
考核指標:相對於(yu) 傳(chuan) 統製造技術,在性能相當或更優(you) 的同時,製造效率提升50%以上、成本降低50%以上;建立設計方法、製造工藝規範及評價(jia) 標準的成套體(ti) 係;在國家重點工程任務中或量大麵廣經濟效益顯著的應用領域實現不少於(yu) 5例工程試用,包括大於(yu) 4m以上大尺寸構件;應用國內(nei) 自主研發的增材製造裝備與(yu) 技術成果。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.16增材製造陶瓷鑄型在熔模精密鑄造中的應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:針對高端裝備領域高性能、精密複雜結構鑄件采用傳(chuan) 統熔模精密鑄造工藝存在的質量不穩定和生產(chan) 周期長的問題,開展增材製造整體(ti) 結構陶瓷鑄型(模殼與(yu) 型芯一體(ti) 化增材製造)的應用示範研究,包括陶瓷鑄型結構設計,陶瓷材料優(you) 化設計,陶瓷鑄型的增材製造,增材製造陶瓷鑄型熔模精密鑄造全流程工藝技術,陶瓷型高溫性能、精度、製造效率與(yu) 成本的綜合評價(jia) ,在國家重大工程任務中開展應用示範。
考核指標:1500℃鑄型抗彎強度≥15MPa,鑄件尺寸大於(yu) 100mm時成形相對精度優(you) 於(yu) 0.2%,鑄件尺寸≤100mm時成形絕對精度優(you) 於(yu) 0.2mm;實現複雜結構高性能零件精密鑄造,鑄件不合格率相對於(yu) 傳(chuan) 統技術降低50%;實現國家重大工程任務中5種以上關(guan) 鍵鑄件的示範應用;應用國內(nei) 自主研發的增材製造裝備與(yu) 技術成果。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.17高性能聚合物零部件增材製造技術的應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:針對航空航天、汽車、船舶等領域高性能複雜結構聚合物零部件的製造需求,在產(chan) 品優(you) 化設計、高性能聚合物材料、增材製造裝備、工藝數值模擬與(yu) 優(you) 化、環境適用性和環保性、性能檢測與(yu) 質量評價(jia) 方法等方麵開展係統的增材製造示範應用,實現顯著縮短製造周期,降低製造成本的產(chan) 業(ye) 化應用目標。
考核指標:零部件製作精度和性能滿足工程應用要求,單件製造周期相對於(yu) 傳(chuan) 統製造工藝縮短80%,材料節省50%,綜合成本降低20%;建立4-5種應用材料體(ti) 係、工藝過程模擬軟件、製造工藝規範和質量評價(jia) 標準;100種以上零部件進入工程應用;應用國內(nei) 自主研發的增材製造裝備、材料、模擬軟件與(yu) 技術成果。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.18砂型3D打印支撐的智能鑄造產(chan) 業(ye) 化應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:針對傳(chuan) 統鑄造業(ye) 綠色化和智能化轉型的國家重大需求,進行砂型3D打印(包含基於(yu) 3D打印的複合造型技術)支撐的智能鑄造產(chan) 業(ye) 化應用示範研究,包括作為(wei) 智能鑄造車間核心單元的砂型3D打印生產(chan) 線,砂型3D打印應用於(yu) 智能鑄造的全流程工藝技術,3D打印砂型在工業(ye) 規模智能化鑄造生產(chan) 中的應用示範。
考核指標:打印效率≥350L/h,砂型合格率≥98%;大於(yu) 50種及1000噸鑄件的智能鑄造應用示範,鑄件尺寸精度提升1~2級,產(chan) 品交付周期縮短50%,通過優(you) 化設計,重量減輕10%以上;支持高效高精度3D打印大型砂模和複雜砂芯的全流程工藝規範和標準;應用國內(nei) 自主研發的增材製造裝備與(yu) 技術成果。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
1.19口腔修複體(ti) 3D打印應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:麵向口腔修複開展3D打印技術應用示範,研究滿足口腔修複體(ti) 力學性能和精度需要的材料以及3D打印工藝,建立從(cong) 牙齒數字三維數據高精度測量、口腔修複體(ti) 設計、3D高精度打印以及功能匹配評價(jia) 的係統應用,形成高效低成本的口腔修複應用係統。
考核指標:口腔修複體(ti) 製作效率提高一倍,精度和功能滿足臨(lin) 床應用要求,成本降低50%,建立相關(guan) 的質量測評規範,並取得醫療器械產(chan) 品注冊(ce) 證;在不少於(yu) 20家口腔醫院或診所獲得應用,應用示範案例1000個(ge) 以上;應用國內(nei) 自主研發的增材製造裝備與(yu) 技術成果。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 或醫院牽頭申報。
1.20個(ge) 性化醫學假肢與(yu) 肢具的增材製造應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:以假肢、肢具、矯正器等個(ge) 性化康複與(yu) 治療為(wei) 目標,進行增材製造技術應用示範,建立高效三維測量和個(ge) 性化設計軟件、增材製造、適用評估和臨(lin) 床應用係統。
考核指標:相對現有技術製造時間縮短50%以上,成本降低50%以上;減重30%以上;建立製作和醫療應用規範,產(chan) 品符合相關(guan) 標準並獲得市場準入,在不少於(yu) 5個(ge) 醫院開展應用示範,個(ge) 性化應用案例200例以上;應用國內(nei) 自主研發的測量、設計和增材製造裝備與(yu) 技術成果。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 或醫院牽頭申報。
1.21個(ge) 性化醫療功能模型3D打印技術應用(應用示範類)
研究內(nei) 容:開展複雜人體(ti) 組織器官手術規劃和技能培訓的3D打印功能模型應用示範,顯著提高人體(ti) 複雜模型3D打印的色彩精準性、影像對比度、質感及功能擬人化程度,推動多組織器官功能模型的大規模應用。
考核指標:應用功能模型15種以上,功能材料20種以上,縮短手術時間2/3以上;應用案例1000例以上,培訓500人以上;建立人體(ti) 組織功能模型材料與(yu) 工藝規範、質量控製規範;應用國內(nei) 自主研發的增材製造裝備與(yu) 技術成果。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
2.激光製造
2.1飛秒激光精密製造應用基礎研究(基礎前沿類)
研究內(nei) 容:麵向信息、新能源、交通、醫療等領域中的國家重大需求和國民經濟主戰場中核心結構關(guan) 鍵製造挑戰,搭建飛秒激光與(yu) 材料相互作用的亞(ya) 飛秒時間分辨率檢測係統,揭示加工中的調控規律;研究激光與(yu) 材料相互作用三維微納米尺度成形和性能調控規律,調控加工中的物理化學過程,發展飛秒激光共振吸收等微納加工新方法;解決(jue) 高深徑比微孔、高保真集成量子門、新型高溫振動傳(chuan) 感器等製造技術瓶頸,開發飛秒激光製造裝備,解決(jue) 相關(guan) 製造挑戰,實現重大應用。
考核指標:超快檢測係統時間分辨率<0.2fs;研製飛秒激光製造裝備1套;解決(jue) 不少於(yu) 2項國家重大工程中關(guan) 鍵製造難題並獲重要應用:實現≥300:1深徑比微孔(以直徑小於(yu) 2μm考核)、基於(yu) 3-5比特量子邏輯門的集成計算芯片的製備等。
2.2麵向製造業(ye) 的大功率半導體(ti) 激光器(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:基於(yu) 國產(chan) 的半導體(ti) 激光芯片,開展雙微通道散熱、熱沉、大功率多光束合成、光纖耦合、光束整形等關(guan) 鍵技術及半導體(ti) 激光器失效機製等研究,突破芯片腔麵特殊處理技術與(yu) 工藝、大功率半導體(ti) 激光器製造、集成、封裝、測試及可靠性等國產(chan) 化、批量化生產(chan) 技術。
考核指標:研製高功率高性能半導體(ti) 激光單管和激光巴條;研製輸出功率2kW@100μm高亮度光纖耦合模塊;研製輸出功率20kW@600μm的係列化長壽命光纖輸出半導體(ti) 激光器;實現≥2kW@100μm光纖耦合模塊(預期壽命>10k小時)銷售不少於(yu) 100台,實現≥20kW@600μm光纖耦合係統銷售不少於(yu) 50台。在增材製造/激光製造裝備上進行應用示範。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
2.3微納結構激光跨尺度製造工藝與(yu) 裝備(共性關(guan) 鍵技術)
研究內(nei) 容:研究激光與(yu) 材料相互作用的物質瞬態弛豫過程,探索激光誘導自組幹涉微納結構的調控機製,研究微細結構、功能陣列微孔高效製造、減阻功能微結構製造新方法,突破宏-微-納跨尺度激光納米級加工中運動基準與(yu) 驅動係統存在的耦合幹擾問題,攻克光束零位漂移補償(chang) 與(yu) 激光器參數優(you) 化控製等關(guan) 鍵技術,開發成套裝備。
考核指標:瞄準航空航天、光電子製造等領域,研製1類激光微結構跨尺度製造裝備;最小線寬≤20nm,實現三維光子集成器件製造;實現減反功能陣列微群孔製造,透過率增加量≥10%;實現減阻麵積≥1000cm2微納結構功能表麵製造,阻力係數減小≥10%。實現不少於(yu) 3類具有重大應用前景的跨尺度微納功能器件製造。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
2.4基於(yu) 衍射光學元件的激光並行製造工藝及裝備(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:探索激光與(yu) 纖維類複合材料的相互作用機理,研究基於(yu) 衍射光學元件的激光並行製造新方法,研究並行激光加工智能監測及反饋係統,研究激光並行製造成套裝備技術。
考核指標:瞄準交通運輸、能源以及電子製造等領域,優(you) 先采用國產(chan) 激光器,開發不少於(yu) 2類高端激光並行製造裝備,分光光束大於(yu) 20束,加工精度優(you) 於(yu) 10μm,各並行光束能量穩定性優(you) 於(yu) 1%,進行工程應用。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
2.5激光高精度快速複合製造工藝與(yu) 裝備(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:研究激光與(yu) 多種製造方法的複合(如等離子體(ti) 、機械等)協同製造技術,攻克精密表麵的高分辨檢測與(yu) 激光製造同步技術,高效率低缺陷激光複合加工技術,探索多物理量複合技術以及激光複合製造過程原位檢測技術和質量控製方法,開發激光複合製造裝備。
考核指標:瞄準航空、新能源等領域,開發不少於(yu) 2類激光複合製造裝備,具備加工多種高精度複雜圖案的能力,加工精度≤0.2μm,最高線加工速度≥20cm/s,開發出滿足上述加工精度的高分辨同工位檢測裝置,檢測精度≤0.2μm。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
2.6激光精密去除技術與(yu) 裝備(重大共性關(guan) 鍵技術類)
研究內(nei) 容:探索IC領域激光高效窄槽切割、精細拋光新方法,研究先進精密零件曲麵高精度選擇性區域雕刻等製造技術,攻克電光調製等精密控製、界麵強度激光檢測等關(guan) 鍵技術,研究宏微跨尺度激光加工和先進封裝工藝,開發激光加工成套裝備。
考核指標:麵向IC、航天等領域,開發不少於(yu) 2類精密製造裝備,芯片先進封裝切割縫寬≤25μm,切割質量界麵強度激光檢測模塊裝置(測量重複精度≤5%),並實現不少於(yu) 2類典型器件的激光精細拋光;雕刻深度精度優(you) 於(yu) 0.3μm,Ra優(you) 於(yu) 0.1μm。獲得實際應用。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
2.7大型薄壁構件激光焊接技術應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:針對大型薄壁金屬構件,研究高安全和高質量要求的激光焊接工藝、激光焊接機理與(yu) 焊縫的主要失效行為(wei) 、激光焊縫跟蹤定位技術及焊接變形控製技術,研究高可靠性成套裝備技術。
考核指標:研製不少於(yu) 3類激光焊接成套設備和焊接工藝。大型薄壁構件(直徑500mm以上、厚度≤0.7mm)連續焊縫長度≥3500mm,焊接變形量≤±0.1mm,焊縫性能滿足相關(guan) 行業(ye) 具體(ti) 要求,建立焊接工藝數據庫,形成工藝規範和標準,在核電、航空、高鐵、船舶等領域,進行不少於(yu) 20台套激光焊接的示範應用。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
2.8厚板、中厚板激光焊接技術應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:針對厚板(厚度≥70mm)、圓周中厚板(厚度≥8mm)金屬管材,探索激光焊接和激光電弧複合焊接新方法,設計集激光焊與(yu) 電弧焊於(yu) 一體(ti) 的複合焊炬;研究焊縫缺陷形成機理及其檢測與(yu) 控製技術、熱應力調控技術、焊接精度控製技術,以及激光/電弧複合焊接係統的運動控製技術。完成係統激光器起停及輸出功率的變化、弧焊參數的變化等控製任務,研究高可靠性成套裝備技術。
考核指標:研製不少於(yu) 2類激光焊接、激光複合焊接成套設備與(yu) 焊接工藝。厚板連續焊縫長度≥5000mm,圓周中厚板焊縫長度≥2000mm,焊接效率提高8倍以上,節能50%以上,焊接強度不低於(yu) 母材的95%;對完成圓周中厚板的激光電弧複合焊焊縫進行力學性能試驗,滿足API 1104要求。建立工藝規範和標準。並在核電、航空航天、交通運輸、能源、海洋、石油化工等領域內(nei) ,進行不少於(yu) 20台套的示範應用。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
2.9激光金屬製孔技術應用示範(應用示範類)
研究內(nei) 容:研究圓孔激光精細製造新方法和高精度裝夾與(yu) 自適應定位技術,攻克光束高速製孔掃描、噴孔等空腔零件加工對壁防傷(shang) 等關(guan) 鍵技術,探索激光加工工藝參數與(yu) 小孔加工質量、倒錐孔精度控製、製造效率的關(guan) 聯性,開發激光製孔成套裝備。
考核指標:優(you) 先采用國產(chan) 激光器,開發關(guan) 鍵零件激光製孔成套設備,孔徑範圍:25μm-800μm(全覆蓋),孔徑精度≤1μm,最大深徑比20:1,建立工藝規範和標準,瞄準車輛等領域,進行不少於(yu) 20台套激光金屬製孔裝備的示範應用。
有關(guan) 說明:由企業(ye) 牽頭申報。
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