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申报2021年度北京市科学技术奖项目公示

公司新闻 06,May,2022



一、项目名称:

大尺寸粉末床激光选区熔化增材制造装备与应用

二、提名单位(提名专家)

北京市昌平区人民政府

三、提名类型及提名等级

北京市科学技术进步奖,一等奖或二等奖

四、项目简介

以国家重点研发计划2016YFB1100700项目与科技助力经济2020专项2020YBF1108700ZL“大尺寸粉末床激光选区熔化增材制造工艺与装备研发”项目为依托,完成了大尺寸粉末床激光选区熔化SLM(Selective Laser Melting)装备的设计与制造。形成大尺寸SLM设备的系列产品:EP-M450(455*455*500mm,2激光),EP-M450H(455*455*1100mm,2激光),EP-M500(500*500*1500mm,4激光),EP-M650(655*655*800mm,4激光),EP-M650H(655*655*1200mm,4激光),EP-M1250(1250*1250*1250mm,9激光),装备净成型最大尺寸1250×1250×1250mm,达到国际领先水平。

项目期间开发设计了双舱室双工位隔离作业模块、多激光扫描系统、双向铺粉系统、成型平台运动单元等部件结构,攻克了大幅面多激光条件下风场匀化、激光能量态一致性、多激光分区协同扫描等关键技术,实现了设备的稳定运行和高性能零件的成型。研究了基于近场测量原理的多激光畸变矫正与拼接方法,开发了多激光扫描系统拼接软件,实现了多激光拼接的高精度和便捷性。开发了打印状态在线监测技术,通过图像识别粉末床表面状态,对粉量不足、刮刀碰撞、过烧起球等缺陷进行有效识别和反馈;通过熔池动态监测熔池能量状态变化,建立了基于熔池信息的零件成型过程质量记录文件。针对大尺寸粉末床激光选区熔化成形设备配套的需求,研发了基于多激光多振镜分区扫描、工件几何特征、熔池凝固、区域温度场和应力变形等因素的工件取向优化、支撑设计、分层和扫描线填充策略规划等技术与算法,提出了优化工艺控制策略,开发了成形工艺设计软件。对大尺寸SLM装备加工能力进行了系统验证;开发了与多激光大尺寸装备匹配的钛合金、铝合金、高温合金、高强钢等多种典型材料的SLM成形工艺,形成材料的工艺参数包,试样力学性能满足技术指标要求。研究了多激光加工条件下工艺参数-组织特征-缺陷形态-力学性能的相互关系,特别是激光交接区的力学性能和组织缺陷,为装备的实际应用积累的大量工艺基础数据。

目前多种型号大尺寸SLM装备已批量生产和销售,实现合同额14466.0737万元,装机台数31台。装备在航空航天领域获得应用,完成燃油喷嘴、涡轮叶片、导流管等多种大型复杂构件的制造、交付和装机应用,加工零件超过2000件,收入超过2300万元。项目期间申请专利20项,软件著作权3项。项目期间培养从事激光选区熔化技术领域研究人才共10名,其中已毕业硕士研究生3名,在读硕士研究生7名。

五、全部完成人姓名(含排序)

吴朋越、祁俊峰、张学军、王哲、孙兵兵、杨胶溪、阚凤旭、王昌镇、赵闯、朱小涛、雷杨、蒋疆

六、本校完成人情况

排名

完成人

现工作单位

成果完成单位

对本项目主要贡献

1

吴朋越

北京易加三维科技有限公司

北京易加三维科技有限公司

作为项目负责人,全程主持了项目整体推进和技术落地工作;在项目推进过程中,贡献多项核心发明,包括发明了3D打印机供粉方法,创新设计无级变量粉末供应装置,提高铺粉质量、精度以及稳定性(创新点1);发明了优化轮廓扫描路径的方法,改善工件表面粗糙的现象(创新点3);发明了设备多激光快速拼接方法,解决了SLM设备多激光拼接存在的速度慢、精度差等缺点(创新点3),为项目的顺利完成起到决定性作用,对行业发展有积极影响。

7

阚凤旭

北京易加三维科技有限公司

北京易加三维科技有限公司

作为项目机械设计负责人,全程主持了项目机械设计与验证工作,在项目中发展了模块化设计的先进建造思路,大大缩短了整机设备的设计验证周期;项目期间提供两项核心发明,包括发明了增材制造的连续无级变量粉末供应装置,提高铺粉质量、精度以及稳定性(创新点1);发明了增材制造设备的多激光矫正与拼接方法,解决了多激光配合精度的行业难题(创新点3),为项目的顺利完成起到关键作用,相关发明具有行业先进性。

8

王昌镇

北京易加三维科技有限公司

北京易加三维科技有限公司

作为项目核心人员,主要负责大尺寸粉末床激光选区熔化增材制造打印控制软件的开发工作,是整个项目闭环中的核心环节,攻克控制软件顺序控制逻辑以及人机交互界面的难点,目前软件已开发成功,在量产设备上投入使用,并帮助公司取得软件北京易加3D打印控制系统[简称:E-Plus-3D]V1.1.10(证书号:软著登字第5308835号)软件著作权。(创新点2)。

9

赵闯

北京易加三维科技有限公司

北京易加三维科技有限公司

作为主要技术人员,主要负责成形光路工艺参数和填充路径的研究。项目期间攻克了填充路径算法以及人机交互界面等技术难点,保证大尺寸粉末床激光选区熔化设备的配套软件水平,并结合材料特性研究填充路径规律,形成工艺规范,确保了整个项目的环节完整性,并在工程中开展试用,目前已应用在量产设备上,并成功申请软件著作权(创新点3)。

七、全部完成单位名称(含排序)

北京易加三维科技有限公司、北京工业大学、中国航发北京航空材料研究院、北京卫星制造厂有限公司、航钛高科(北京)工业技术有限公司

八、成果目录公示

知识产权(标准规范)类别

国别

授权号

授权日期

完成人

完成单位

用于增材制造设备的多激光矫正与拼接方法

中国

ZL201811366743.5

2019-10-01

阚凤旭,冯涛,宋文坡

北京易加三维科技有限公司

一种用于增材制造的优化轮廓扫描路径的方法

中国

ZL201610744439.4

2018-12-07

段国庆,郭东海,冯涛,吴朋越,张国庆,刘玲

北京易加三维科技有限公司

SLM设备多激光快速拼接方法

中国

ZL201910426699.0

2021-06-01

冯云龙,李豫,冯涛,吴朋越

北京易加三维科技有限公司

用于增材制造的连续无级变量粉末供应装置

中国

ZL201910560439.2

2021-07-02

阚凤旭,刘博超,王志国,冯涛,吴朋越

北京易加三维科技有限公司

北京易加3D打印控制系统[简称:E-Plus-3D]V1.1.10

中国

2020SR0430139

2020-05-11

 

北京易加三维科技有限公司

北京易加大尺寸粉末床激光选区熔化增材制造专用填充软件[简称:EPHatch]V1.4.5

中国

2020SR0617979

2020-06-12

 

北京易加三维科技有限公司



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