科技部发布“增材制造与激光制造”重点专项 2018年度项目申报指南建议

1.15 增材制造支撑动力装备设计、制造和维修全流程优化的应用示范(应用示范类)

研究内容：针对航空发动机和燃气轮机等动力装备，研究基于增材制造的创新设计、快速研发、高性能制造和快速维修全流程优化技术，并进行应用示范，包括：面向系统级、性能优先的功能集成化设计;新产品研发的快速迭代技术;高性能、高效率和经济可行的增材制造技术;高性能快速外场维修技术。

考核指标：建立动力装备系统级架构到典型功能部件的基于增材制造的创新设计方法、标准规范、制造工艺数据库及评价体系，形成轻重量、高性能、长寿命、高可靠、集约化、外场快速维修等先进的设计与制造技术特征;系统级架构组成结构件数量减少30%以上，减重30%以上，效能提升20%以上，研发周期缩短50%以上;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.16 增材制造技术在船舶和机械制造领域的应用示范(应用示范类)

研究内容：针对船舶和机械制造领域的国家重点工程任务，或其它量大面广、经济效益显著的应用需求，进行高效率低成本增材制造技术的应用示范研究，综合应用各种增材制造技术及其与传统制造技术相结合的方法，研究：基于增材制造的结构优化设计;高效率、低成本的制造方法;后处理技术与分析检测技术;增材制造零、部件的性能、效率与成本的综合评价。

考核指标：相对于传统制造技术，在性能相当或更优的同时，制造效率提升50%以上、成本降低50%以上;建立设计方法、制造工艺规范及评价标准的成套体系;在国家重点工程任务中或量大面广经济效益显著的应用领域实现不少于5例工程试用，包括大于4m以上大尺寸构件;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.17 增材制造陶瓷铸型在熔模精密铸造中的应用示范(应用示范类)

研究内容：针对高端装备领域高性能、精密复杂结构铸件采用传统熔模精密铸造工艺存在的质量不稳定和生产周期长的问题，开展增材制造整体结构陶瓷铸型(模壳与型芯一体化增材制造)的应用示范研究，包括：陶瓷铸型结构设计;陶瓷材料优化设计;陶瓷铸型的增材制造;增材制造陶瓷铸型熔模精密铸造全流程工艺技术;陶瓷型高温性能、精度、制造效率与成本的综合评价;在国家重大工程任务中开展应用示范。

考核指标：1500℃铸型抗弯强度≥15MPa，成形相对精度优于0.2%;实现复杂结构高性能零件精密铸造，铸件不合格率相对于传统技术降低50%;实现国家重大工程任务中5种以上关键铸件的示范应用;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.18 高性能聚合物零部件增材制造技术的应用示范(应用示范类)

研究内容：针对航空航天、汽车、船舶等领域高性能复杂结构聚合物零部件的制造需求，在优化设计、高性能聚合物材料、增材制造装备、工艺、环境适用性和环保性、性能检测与质量评价方法等方面开展系统的增材制造示范应用，实现显著缩短制造周期，降低制造成本的产业化应用目标。

考核指标：零部件制作精度和性能满足工程应用要求，单件制造周期相对于传统制造工艺缩短80%，材料节省50%，综合成本降低20%;建立4-5种应用材料体系、制造工艺规范和质量评价标准;100种以上零部件进入工程应用;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.19 砂型3D打印支撑的智能铸造产业化应用示范(应用示范类)

研究内容：针对传统铸造业绿色化和智能化转型的国家重大需求，进行砂型3D打印支撑的智能铸造产业化应用示范研究，包括：作为智能铸造车间核心单元的砂型3D打印生产线;砂型3D打印应用于智能铸造的全流程工艺技术;3D打印砂型在工业规模智能化铸造生产中的应用示范。

考核指标：打印效率≥350L/h，砂型合格率≥98%;大于50种及1000吨铸件的智能铸造应用示范，铸件尺寸精度提升1~2级，产品交付周期缩短50%;支持高效高精度3D打印大型砂模和复杂砂芯的全流程工艺规范和标准;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.20 口腔修复体3D打印应用示范(应用示范类)

研究内容：面向口腔修复开展3D打印技术应用示范，研究满足口腔修复体力学性能和精度需要的材料以及3D打印工艺，建立从牙齿数字三维数据高精度测量、口腔修复体设计、3D高精度打印以及功能匹配评价的系统应用，形成高效低成本的口腔修复应用系统。

考核指标：口腔修复体制作效率提高一倍，精度满足临床应用要求，成本降低50%，建立相关的质量测评规范，并取得医疗器械产品注册证;在不少于20家口腔医院或诊所获得应用，应用示范案例1000个以上;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.21 个性化医学假肢与肢具的增材制造应用示范(应用示范类)

研究内容：以假肢、肢具、矫正器等个性化康复与治疗为目标，进行增材制造技术应用示范，建立三维测量和个性化设计、增材制造、适用评估和临床应用系统。

考核指标：相对现有技术制造时间缩短50%以上，成本降低50%以上;建立制作和医疗应用规范，产品符合相关标准并获得市场准入，在5个医院建立应用示范单位，个性化应用案例200例以上; 应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

1.22 个性化医疗功能模型3D打印技术应用(应用示范类)

研究内容：开展复杂人体组织器官手术规划和技能培训的3D打印功能模型应用示范，显著提高人体复杂模型3D打印的色彩精准性、影像对比度、质感及功能拟人化程度，推动多组织器官功能模型的大规模应用。

考核指标：应用功能模型15种以上，功能材料20种以上，缩短手术时间2/3以上;应用案例1000例以上，培训500人以上;建立人体组织功能模型材料与工艺规范、质量控制规范;应用国内自主研发的增材制造装备与技术成果。

2.激光制造

2.1 飞秒激光精密制造应用基础研究(基础前沿类)

研究内容：面向信息、新能源、交通、医疗等领域中的国家重大需求和国民经济主战场中核心结构关键制造挑战，搭建飞秒激光与材料相互作用的亚飞秒时间分辨率检测系统，揭示加工中的调控规律;调控加工中的物理化学过程，发展飞秒激光共振吸收等微纳加工新方法;解决高深径比微孔、高保真集成量子门、新型高温振动传感器等制造技术瓶颈，开发飞秒激光制造装备，解决相关制造挑战，实现重大应用。

考核指标：超快检测系统时间分辨率<0.2fs;研制飞秒激光制造装备1套;解决不少于2项国家重大工程中关键制造难题并获重要应用：实现≥300:1深径比微孔(以直径小于2μm考核)、3-5比特集成量子逻辑门的制备等。

2.2 面向制造业的大功率半导体激光器(重大共性关键技术类)

研究内容：开展双微通道散热、热沉、大功率多光束合成、光纤耦合、光束整形等关键技术及半导体激光器失效机制等研究，突破芯片腔面特殊处理技术与工艺、大功率半导体激光器制造、集成、封装、测试及可靠性等国产化、批量化生产技术。

考核指标：研制高功率高性能半导体激光单管和激光巴条;研制输出功率2kW@100μm高亮度光纤耦合模块;研制输出功率20kW@600μm的系列化长寿命光纤输出半导体激光器;实现≥2kW@100μm光纤耦合模块销售不少于100台，实现≥20kW@600μm光纤耦合系统销售不少于50台。在增材制造/激光制造装备上进行应用示范。

2.3 微纳结构激光跨尺度制造工艺与装备(共性关键技术)

研究内容：研究激光与材料相互作用的物质瞬态弛豫过程，探索激光诱导自组干涉微纳结构的调控机制，研究微细结构、功能阵列微孔高效制造、减阻功能微结构制造新方法，突破宏-微-纳跨尺度激光纳米级加工中运动基准与驱动系统存在的耦合干扰问题，攻克光束零位漂移补偿与激光器参数优化控制等关键技术，开发成套装备。

考核指标：瞄准航空航天高速飞行器、电子制造等领域，研制1类激光微结构跨尺度制造装备;最小线宽≤20nm，实现三维光子集成器件制造;实现减反功能阵列微群孔制造，透过率增加量≥10%;实现减阻面积≥1000cm2微纳结构功能表面制造，阻力系数减小≥10%。实现不少于3类具有重大应用前景的跨尺度微纳功能器件制造。

2.4 基于衍射光学元件的激光并行制造工艺及装备(重大共性关键技术类)

研究内容：探索激光与纤维类复合材料的相互作用机理，研究基于衍射光学元件的激光并行制造新方法，研究并行激光加工智能监测及反馈系统，研究激光并行制造成套装备技术。

考核指标：瞄准交通运输、能源以及电子制造等领域，优先采用国产激光器，开发不少于2类高端激光并行制造装备，分光光束大于20束，加工精度优于10μm，各并行光束能量稳定性优于1%，进行工程应用。

2.5 激光高精度快速复合制造工艺与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：研究激光与多种制造方法的复合(如等离子体、机械等)协同制造技术，攻克精密表面的高分辨检测与激光制造同步技术，高效率低缺陷激光复合加工技术，探索多物理量复合技术以及激光复合制造过程原位检测技术和质量控制方法，开发激光复合制造装备。

考核指标：瞄准航空、新能源等领域，开发不少于2类激光复合制造装备，具备加工多种高精度复杂图案的能力，加工精度≤0.2μm，最高线加工速度≥20cm/s，开发出满足上述加工精度的高分辨同工位检测装置，检测精度≤0.2μm。

2.6 激光精密切割技术与装备(重大共性关键技术类)

研究内容：探索IC领域激光高效窄槽切割新方法，研究先进精密零件曲面高精度选择性区域雕刻等制造技术，攻克电光调制等精密控制、界面强度激光检测等关键技术，研究宏微跨尺度激光加工和先进封装工艺，开发激光加工成套装备。

考核指标：面向IC、航天等领域，开发不少于2类精密切割制造装备，切割缝宽≤25μm，芯片先进封装切割质量界面强度激光检测模块装置(测量重复精度≤5%);深度精度优于0.3μm，Ra优于0.1μm。获得实际应用。

2.7 大型薄壁构件激光焊接技术应用示范(应用示范类)

研究内容：针对大型薄壁金属构件，研究高安全和高质量要求的激光焊接工艺、激光焊接机理与焊缝的主要失效行为、激光焊缝跟踪定位技术及焊接变形控制技术，研究高可靠性成套装备技术。考核指标：研制不少于3类激光焊接成套设备和焊接工艺。大型薄壁构件连续焊缝长度≥3500mm，厚度≤0.8mm，焊接变形量≤±0.1mm，焊缝性能满足相关行业具体要求，建立焊接工艺数据库，形成工艺规范和标准，在核电、航空、高铁、船舶等领域，进行不少于20台套激光焊接的示范应用。

2.8 厚板、中厚板激光焊接技术应用示范(应用示范类)

研究内容：针对厚板(厚度≥70mm)、圆周中厚板(厚度≥8mm)金属管材，探索激光焊接和激光电弧复合焊接新方法，设计集激光焊与电弧焊于一体的复合焊炬;研究焊缝缺陷形成机理及其检测与控制技术、热应力调控技术、焊接精度控制技术，以及激光/电弧复合焊接系统的运动控制技术。完成系统激光器起停及输出功率的变化、弧焊参数的变化等控制任务，研究高可靠性成套装备技术。

考核指标：研制不少于2类激光焊接、激光复合焊接成套设备与焊接工艺。厚板连续焊缝长度≥5000mm，圆周中厚板焊缝长度≥2000mm;对完成圆周中厚板的激光电弧复合焊焊缝进行力学性能试验，满足API 1104要求。建立工艺规范和标准。并在核电、航空航天、交通运输、能源、海洋、石油化工等领域内，进行不少于20台套的示范应用。

2.9 激光金属制孔技术应用示范(应用示范类)

研究内容：研究圆孔激光精细制造新方法和高精度装夹与自适应定位技术，攻克光束高速制孔扫描、喷孔等空腔零件加工对壁防伤等关键技术，探索激光加工工艺参数与小孔加工质量、倒锥孔精度控制、制造效率的关联性，开发激光制孔成套装备。

考核指标：优先采用国产激光器，开发关键零件激光制孔成套设备，孔径范围：25μm-800μm(全覆盖)，孔径精度≤1μm，最大深径比20:1，建立工艺规范和标准，瞄准车辆等领域，进行不少于20台套激光金属制孔装备的示范应用。