近日，华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室牵头的湖北省“尖刀”技术攻关项目“非金属材...
近日，华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室牵头的湖北省“尖刀”技术攻关项目“非金属材料激光增材制造工艺与设备”取得突破。其自主研发的连续纤维增强复合材料激光增材制造工程化样机完成总装验证，成功实现2米级复杂构件一体化打印，为航空航天、海洋装备等高端制造提供了自主可控的材料与工艺解决方案。
在高端装备轻量化升级浪潮中，连续纤维增强复合材料因兼具轻质高强、耐腐蚀等优势，成为理想的金属替代材料，但其增材制造长期面临“尺寸受限、性能不足”的全球技术瓶颈。2023年，“3D打印用耐高温纤维树脂材料及其同步固化工艺”被我国列入《中国禁止出口限制出口技术目录》，凸显了该技术的重要战略价值。
华中科技大学研发团队通过“激光加热/辊压增强+机器人”协同，实现连续纤维复合材料的一体化成形，配合自主研发的专用CAM工具与数控系统，犹如“智能裁缝”般逐层铺设并压实碳纤维预浸丝，激光瞬时加热确保材料充分融合，辊轮即时施压增强层间结合；机器人通过随形连续轮廓跟踪突破了传统模压、热压罐等工艺在纤维取向设计上的限制。凭借这些优势，RLAM不仅可快速制造复杂曲面一体化构件，还能显著提升层间结合强度，为大尺寸复材结构的轻量化与高性能制造开辟了新路径。在保证强度的前提下，所制备构件重量比铝合金轻30%以上，可满足航空航天与高速无人机对大尺寸、轻量化、一体成型结构的迫切需求。
据悉，该成果多项应用测试数据彰显技术优势，在中国航天三江集团的验证中，RLAM 制造的飞行器罩壳减重44%，强度提升25%，顺利通过极端温度、振动冲击等严苛测试；在海洋装备领域，其研制的潜艇螺旋桨样件实现15%的推力提升与5dB的噪音降低，全尺寸产品即将进入打印阶段。
相较于国际同类技术，RLAM 系统不仅在成形尺寸上实现数量级突破，更通过纤维路径优化技术提升了构件力学性能的可设计性，填补了大尺寸复杂复材构件一体化制造的行业空白。这种“大尺寸+高性能+轻量化”的三重优势，为高端装备减重降耗与性能升级开辟了新路径。
该项目负责人表示，未来研发团队还将推出陶瓷基复合材料版本，构建“复材-陶瓷”双工艺平台，进一步拓展至航空航天、海洋装备等关键领域，为我国高端制造业提供整体增材制造解决方案。
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