航天國家隊出手！最高60束激光、2米級超大尺寸LPBF金屬3D打印裝備誕生！

3D打印技術(shù)參考注意到，進入2026年后有兩則同類型的重要消息：1月3日，中國航天科工三院239廠宣布自主研制成功36激光束LPBF金屬3D打印裝備；1月24日，中國航天科工三院159廠宣布成功研制出60激光束、成形尺寸2m×2m×3m的超大尺寸粉末床熔融LPBF金屬3D打印裝備。

除上述兩家用戶單位外，鐳明激光也于去年宣布推出搭載56束激光，成形空間達2m×2m×2.7m的該類型裝備。需要指出的是，無論是36束、56束還是60束激光，無論是2米還是3米，幾乎只有中國團隊公開在從事如此級別的研究工作。

這體現(xiàn)出國內(nèi)團隊在該領(lǐng)域的大膽想象力，充分挖掘激光3D打印技術(shù)顛覆傳統(tǒng)制造流程潛力的積極性，以及我國從追趕技術(shù)到發(fā)展技術(shù)再到引領(lǐng)技術(shù)進步的特色之路。

同時，兩家用戶單位的連續(xù)發(fā)布也表達出一個強烈信號——我國航空航天領(lǐng)域?qū)?strong>大尺寸、高效率、低成本金屬3D打印的需求已進入新階段。

鐳明激光LiM-X2000H+設(shè)備55激光打印過程

需要克服的困難有哪些

超多激光、超大幅面LPBF金屬3D打印技術(shù)如實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率3D打印須解決多重困難。

??多激光協(xié)同與精度校準(zhǔn)

幾十束激光在同一時間協(xié)同打印同一零件的不同部位，必須確保光斑尺寸、輸出功率、焦點位置絕對一致。任何微小的差異都可能會造成打印質(zhì)量不均衡，這一點解決起來就很困難。筆者注意到，華曙高科在解決多光設(shè)備校準(zhǔn)這一問題上，特別推出了“一鍵自動校準(zhǔn)”技術(shù)，并在1.5米幅面32激光的設(shè)備上進行了應(yīng)用，但其還特別強調(diào)校準(zhǔn)本身極為困難。

針對該問題，159廠的報道指出，研制團隊成功攻克了超多光束高精度搭接與快速校準(zhǔn)、激光失效實時補償問題。

華曙高科推出了一鍵校準(zhǔn)技術(shù)

??超大幅面下的氣流管理問題

大尺寸金屬3D打印面臨的重要問題還包括煙塵、飛濺的及時“吹走”。氣流路徑太長，煙塵擴散范圍大，越大越難打，越打越臟，是大尺寸金屬3D打印面臨的嚴峻問題。EOS旗下AMCM公司于2025年推出了AirSword?氣劍技術(shù)來解決該問題。

但EOS也沒有開發(fā)過2米打印幅面的裝備，能否在保證吹走飛濺和煙塵的同時盡量減少粉末被吹走是一個問題。159廠的報道指出，其團隊已經(jīng)攻克超大幅面移動風(fēng)場設(shè)計。根據(jù)筆者對國外同行公司相關(guān)技術(shù)的查詢，這是一項氣流“追逐”激光跑的技術(shù)，確有更好的打印環(huán)境凈化能力（已完成解析，后續(xù)發(fā)布）。

AMCM AirSword?氣劍技術(shù)

?? 超重載高精度運動

以密度較低的鋁合金粉末為例，其粒度范圍為15-53，以2m×2m×3m的容積，如打印滿缸零件，最終機械結(jié)構(gòu)須承載的粉末重量可能達到18噸。且Z軸方向高達3米，在數(shù)米的行程中實現(xiàn)微米級的定位精度和重復(fù)定位精度是一項極限考驗。此外，如此大幅面或不會采用雙缸形制，如何實現(xiàn)高質(zhì)量鋪粉也是極大挑戰(zhàn)。

對此，研制單位表示已經(jīng)攻克超重載高精度多級提升、超大尺寸裝備高精度裝配、超大幅面高效鋪粉技術(shù)。

華曙高科大型大型超音速氫冷預(yù)冷卻器演示樣件

?? 超大幅面制造下的質(zhì)量監(jiān)控

金屬3D打印本身的質(zhì)量監(jiān)控就是難點，而對于如此巨大幅面的質(zhì)量控制，難度增加更不止一個檔次，這里講述一個國外同行的分析。

Velo3D的Sapphire系列設(shè)備被美國國防格外重視，但有報道指出，國防用戶通常不太關(guān)注細節(jié)分辨率，而更注重不同機器、批次和地點之間結(jié)果的一致性。這意味著要重視重復(fù)生產(chǎn)的理念，以及其逐層原位過程監(jiān)控技術(shù)。

鉑力特16激光設(shè)備運行過程

在超大幅面、數(shù)十束激光同步工作的場景中，需要對數(shù)十個熔池進行同步、高速、高分辨率在線監(jiān)測，并適時處理海量數(shù)據(jù)預(yù)測缺陷，這確實是極大的挑戰(zhàn)。

面對這種情況，AI技術(shù)已經(jīng)被該技術(shù)領(lǐng)域所關(guān)注。在國內(nèi)，鉑力特就2025年宣布推出了由人工智能驅(qū)動的金屬3D打印質(zhì)量和風(fēng)險評估系統(tǒng)，它能夠精準(zhǔn)識別缺陷并能實時提供反饋。

鉑力特基于AI的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)

為實現(xiàn)如此大型的激光粉末床熔融3D打印機高效、穩(wěn)定運行，159廠攻克了巨量粉末快速清理技術(shù)，共7項關(guān)鍵難題，累計申請專利20余項。

該裝備的成功研制，在成形尺寸與激光光束數(shù)量兩大核心指標(biāo)上同時取得重大突破，標(biāo)志著我國在高端大型增材制造裝備領(lǐng)域躋身世界前列。

制造潛力遠不止“更大更快”

無論60激光還是36束激光，大型粉末床熔融增材制造裝備的研制，如能高質(zhì)量、高效、穩(wěn)定實現(xiàn)運行，便已具備國之重器的價值。

它的直接意義在于，可進一步釋放3D打印技術(shù)一體化制造的想象力，實現(xiàn)超大型整體構(gòu)件的制造模式。傳統(tǒng)上，如火箭貯箱箱底、整體式翼梁、一體化機身框架、大型天線支架等的大型零件，或依賴萬噸級重型鍛壓機，或需要使用數(shù)十、數(shù)百個零件通過螺栓或焊接連接，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)冗余、重量難減、制造周期長。而兩米級LPBF金屬3D打印機，則為這些超大型零件帶來了新的解決方案，同時也為產(chǎn)品設(shè)計和裝備升級帶來了更多想象空間。

159廠報道也指出，該裝備為我國航空航天等領(lǐng)域超大型復(fù)雜金屬構(gòu)件的整體成形提供了先進制造手段。其高效率、高精度的成形能力，有望顯著提升相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和制造效能，為我國高端裝備自主制造能力的跨越式提升注入核心動力。

想象力不斷被打破，正是金屬3D打印技術(shù)發(fā)展的重要特點。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作，未經(jīng)聯(lián)系授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。

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