日前，科技部發(fā)布“增材制造與激光制造”重點專項 2018年度項目申報指南建議，其總體目標是到2020年，基本形成我國增材制造與激光制造的技術創(chuàng)新體系與產(chǎn)業(yè)體系互動發(fā)展的良好局面，促進傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，支撐我國高端制造業(yè)發(fā)展。

　　為落實《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》和《中國制造2025》等提出的任務，國家重點研發(fā)計劃啟動實施“增材制造與激光制造”重點專項。根據(jù)本專項實施方案的部署，現(xiàn)提出2018年度項目申報指南建議。

　　本重點專項總體目標是：突破增材制造與激光制造的基礎理論，取得原創(chuàng)性技術成果，超前部署研發(fā)下一代技術;攻克增材制造的核心元器件和關鍵工藝技術，研制相關重點工藝裝備;突破激光制造中的關鍵技術，研發(fā)高可靠長壽命激光器核心功能部件、國產(chǎn)先進激光器，研制高端激光制造工藝裝備;并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用示范;到2020年，基本形成我國增材制造與激光制造的技術創(chuàng)新體系與產(chǎn)業(yè)體系互動發(fā)展的良好局面，促進傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，支撐我國高端制造業(yè)發(fā)展。

　　本重點專項按照“圍繞產(chǎn)業(yè)鏈，部署創(chuàng)新鏈”的要求，從增材制造與激光制造的基礎理論與前沿技術、關鍵工藝與裝備、創(chuàng)新應用與示范三個層次，圍繞增材制造與激光制造兩個方向，共部署10個重點研究任務。專項實施周期為5年(2016-2020年)。

　　增材制造

　　1.1基于增材制造的智能仿生結(jié)構(gòu)設計技術(基礎前沿類)

　　研究內(nèi)容：探索形狀記憶材料增材制造新原理和新工藝，形成與制造工藝匹配的改性技術和專用材料;研究形狀記憶材料增材制造結(jié)構(gòu)的智能變形行為，揭示從成形材料組織、性能、功能到制品行為的映射規(guī)律;發(fā)展基于形狀記憶材料增材制造的智能仿生結(jié)構(gòu)設計技術，在滿足系統(tǒng)輕量化、功能融合等要求下，實現(xiàn)包括精確智能變形在內(nèi)的功能和效能提升;以生物醫(yī)療、航空航天、汽車等領域的復雜結(jié)構(gòu)及傳感器或作動器等為目標開展功能應用驗證。

　　考核指標：形狀記憶材料在增材制造工藝中功能參數(shù)損失不超過5%，非金屬成形結(jié)構(gòu)可調(diào)變形量不小于40%，金屬結(jié)構(gòu)可調(diào)變形量不小于8%;系統(tǒng)體積降低50%以上，智能形變效能提升15%以上。

　　1.2大功率高精度數(shù)字式掃描電子槍系統(tǒng)(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：面向金屬粉末床增材制造工藝需求，提升電子槍的使用壽命，研發(fā)電子加速與束流強度的精確控制技術，提高電源的可靠性和加速電壓的穩(wěn)定性;研究適于選區(qū)熔化的電子光學設計及高精度數(shù)字式掃描系統(tǒng)，提高束斑質(zhì)量和掃描精度;研發(fā)陣列式電子槍系統(tǒng)，擴大電子束精確掃描的范圍;研發(fā)電子槍運行狀態(tài)的監(jiān)控和自診斷、自恢復技術，提高其運行的可靠性。

　　考核指標：單電子槍功率不小于3kW，最小束斑直徑200μm;掃描范圍不小于400mm´400mm，精度優(yōu)于100μm;電子槍系統(tǒng)無故障工作時間大于200小時;在電子束增材制造裝備中得到應用驗證。

　　1.3面向增材制造的模型處理以及工藝規(guī)劃軟件系統(tǒng)(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：適用于各種增材制造技術的普適性數(shù)字模型處理方法;針對數(shù)字模型的高效切片算法;增材制造典型結(jié)構(gòu)件的高效路徑規(guī)劃算法;工藝仿真優(yōu)化工具軟件。

　　考核指標：建立普適性的模型處理軟件，可自動生成不少于5種工藝支撐和不少于5種點陣結(jié)構(gòu);GB級數(shù)字模型切片時間不大于30分鐘;適用于3種以上主流增材制造工藝的高效路徑規(guī)劃算法，能夠自動識別增材制造模型工藝特征不少于5種，GB級數(shù)字模型自動工藝路徑規(guī)劃時間不大于1小時;開發(fā)不少于三種以上主流增材制造工藝(包括金屬和非金屬)的仿真優(yōu)化工具軟件。

　　1.4高負載旋轉(zhuǎn)件增材制造技術與裝備(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：針對動力、能源等領域的葉片、葉盤、葉輪等高負載(高轉(zhuǎn)速與高溫)旋轉(zhuǎn)件的增材制造需求，研究：基于增材制造的旋轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法;旋轉(zhuǎn)件增材制造工藝特性及組織和性能調(diào)控技術;高預熱溫度激光選區(qū)熔化增材制造裝備;增材制造旋轉(zhuǎn)件后續(xù)熱處理、精整加工、檢測與綜合評價技術。

　　考核指標：增材制造旋轉(zhuǎn)件綜合力學性能(包括疲勞、斷裂韌性和高溫蠕變性能)滿足相關產(chǎn)品設計要求，中低溫旋轉(zhuǎn)件性能與鍛件性能相當，高溫轉(zhuǎn)動件性能不低于鑄件;粉末床預熱溫度達到600℃以上的激光選區(qū)熔化增材制造裝備;建立相關的結(jié)構(gòu)設計、增材制造工藝、檢測與評價體系及標準與規(guī)范。

　　1.5微納結(jié)構(gòu)增材制造工藝與裝備(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：研究復雜三維微納結(jié)構(gòu)增材制造新原理和新工藝，研發(fā)與微納結(jié)構(gòu)增材制造工藝匹配的成形材料體系，實現(xiàn)功能化的微納結(jié)構(gòu)與宏觀結(jié)構(gòu)同步制造，開發(fā)微納增材制造裝備樣機;以微機電系統(tǒng)、傳感器、微納光學，精密醫(yī)療器件等為應用對象，開展器件制造應用實驗，形成具有重大應用前景的新型功能器件原型，實現(xiàn)具有微納特征的三維結(jié)構(gòu)與功能一體化制造。

　　考核指標：層厚精度優(yōu)于2μm，表面粗糙度Ra優(yōu)于300nm;制造范圍不小于100×100×50mm;實驗應用器件不少于5類;形成材料、工藝、裝備等規(guī)范或標準。

　　1.6可降解個性化植入物的增材制造技術與裝備(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：可降解生物材料的增材制造設備、工藝與植入物個性化設計軟件;與增材制造工藝匹配的可降解材料;個性化可降解醫(yī)學植入物設計原理、增材制造和臨床試驗應用研究。

　　考核指標：設備加工尺寸不小于300´300´300mm，制作精度不低于0.05mm;滿足制造工藝的可降解材料5種以上，制作過程滿足植入物安全規(guī)范，產(chǎn)品通過安全性評價，符合外科植入物國家/行業(yè)標準;植入物降解后達到組織的功能再生，臨床試驗 40例以上。

　　1.7 多細胞精準3D打印技術與裝備(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：多細胞體系的3D打印設備和細胞存活維持系統(tǒng);細胞與基質(zhì)材料一體化的生物打印墨水體系;以復雜人體組織和器官為對象的藥物模型和動物試驗研究。

　　考核指標：設備加工尺寸不小于300´300´200mm，保證85%以上細胞存活不小于10天;滿足打印工藝的細胞材料(生物墨水)10種以上，材料與設備達到生物安全標準，藥物和動物實驗各20例以上;建立多組織與器官的打印工藝規(guī)范，滿足國家生物醫(yī)學安全相關規(guī)范或標準。

　　1.8高性能聚合物材料醫(yī)療植入物增材制造技術(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：聚醚醚酮等高性能聚合物材料醫(yī)療植入物增材制造技術;適用醫(yī)療植入要求的聚合物材料增材制造材料體系;增材制造聚合物醫(yī)療植入物臨床試驗應用。

　　考核指標：制作精度優(yōu)于0.05mm，達到醫(yī)療植入標準的聚合物材料(粉料或線材)4種以上;制件拉伸力學性能不低于90MPa，產(chǎn)品通過安全性評價，符合外科植入物國家/行業(yè)標準，完成動物實驗;臨床試驗40例以上。

　　1.9移動式增材修復與再制造技術與裝備(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：針對交通、動力、能源、石化等大型高價值裝備的快速現(xiàn)場維修需求，研究：現(xiàn)場增材修復與再制造工藝與裝備;針對現(xiàn)場增材修復與再制造的快速三維測量、數(shù)模分析、成形策略、數(shù)模分層及路徑規(guī)劃軟件;零件現(xiàn)場可修復性與再制造性的定性和定量評價方法;適用于現(xiàn)場增材制造維修的集約化材料設計;現(xiàn)場熱處理及后續(xù)加工策略;修復件無損檢測與服役壽命預測，以及性能評價和考核。

　　考核指標：移動式增材修復與再制造裝備功率不大于20kW，沉積效率不小于150cm3/h(以鈦合金為參考)，可修復零件尺寸不小于3m;工藝裝備滿足陸運、海運、空運等運輸條件和現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求，運輸?shù)焦ぷ鞯攸c后工作準備時間小于0.5h;集約化材料修復和再制造后綜合力學性能不低于原件性能的80%;建立現(xiàn)場增材修復與再制造的標準與規(guī)范，在國家重大工程中應用。

　　1.10 增材制造件后續(xù)電化學精整加工的整體制造策略與工藝技術(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：針對現(xiàn)有金屬增材制造技術難以同時兼顧高效率和高精度制造的瓶頸問題，研究兼?zhèn)涓咝屎透呔鹊脑霾闹圃炫c電化學精整加工的整體最佳制造策略與工藝技術，建立增材制造金屬零件結(jié)構(gòu)特征、材料組織、應力狀態(tài)與電化學精整加工的工藝匹配關系。

　　考核指標：最終制造件單方向尺寸不小于500mm，尺寸精度優(yōu)于±0.05mm，表面粗糙度優(yōu)于Ra 1.6μm;同等加工精度條件下整體制造效率較采用銑削方法精整加工提高3倍以上(以鎳基高溫合金為參考);具備成形加工空間曲面、凸臺、孔等復雜結(jié)構(gòu)的能力;建立相關的標準與規(guī)范，實現(xiàn)鈦合金、高溫合金等典型產(chǎn)品在國家重大工程中應用。

　　1.11在傳統(tǒng)制造結(jié)構(gòu)件上增材制造精細結(jié)構(gòu)(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：針對現(xiàn)有金屬增材制造技術難以兼顧高效率和低成本制造的瓶頸問題，研究：在鍛件上增材制造局部精細結(jié)構(gòu);在機械加工件上增材制造局部精細結(jié)構(gòu);在鑄件上增材制造局部精細結(jié)構(gòu)。

　　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統(tǒng)制造結(jié)構(gòu)件上增材制造精細結(jié)構(gòu);復合制造的整體結(jié)構(gòu)件不低于原件的綜合力學性能;較傳統(tǒng)制造方法效率提升一倍，成本降低30%以上;建立相關的工藝數(shù)據(jù)庫和標準與規(guī)范。

　　1.12金屬增材制造的高頻超聲檢測技術與裝備(重大共性關鍵技術類)

　　研究內(nèi)容：不同時、空調(diào)制下，超聲激勵方法在金屬增材制件中激發(fā)超聲的作用機理和規(guī)律;增材制造的材料組織、冶金缺陷、應力狀態(tài)與高頻超聲的相互作用規(guī)律、數(shù)據(jù)分析與特征提取方法;高抗干擾性的在線及離線的非接觸式高頻超聲測量方法與裝備技術。

　　考核指標：研制出可對增材制造過程實時在線檢測及對增材制造完成后的結(jié)構(gòu)件進行檢測的非接觸式高頻超聲檢測裝備和數(shù)據(jù)處理軟件，實現(xiàn)對鈦合金、合金鋼、鋁合金、高溫合金等材料增材制造件的在線及離線無損檢測;檢測盲區(qū)≤0.1mm，可檢測缺陷的分辨率優(yōu)于0.1mm，掃描速度≥5mm/s，可檢測晶粒度≤50μm;建立金屬増材制造構(gòu)件高頻超聲檢測的規(guī)范和標準。

　　1.13 基于Web環(huán)境的消費級3D打印在線處理服務技術應用示范(應用示范類)

　　研究內(nèi)容：針對消費級3D打印應用的并發(fā)性高、價格敏感性高、個性化要求高以及用戶專業(yè)化程度低的特點，研究：基于Web的輕量化在線建模技術;超大規(guī)模三維數(shù)據(jù)并行處理技術;個人消費級的3D打印物體精準彩色上色技術。

　　考核指標：建模軟件可在iOS、安卓、Windows等用戶終端上運行，支持1000人并發(fā);支持總量10億級面片的超大規(guī)模三維模型的并行生成、切片;三維物體上色表面誤差≤2mm;實現(xiàn)項目研發(fā)技術在創(chuàng)新創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的應用示范，軟件銷售2000套以上。

　　1.14高強鋁合金增材制造技術在大型客機制造中的應用示范(應用示范類)

　　研究內(nèi)容：針對國產(chǎn)大型客機高強鋁合金結(jié)構(gòu)件，研究：基于增材制造工藝的大型客機結(jié)構(gòu)件優(yōu)化設計方法;批量化增材制造的工藝穩(wěn)定性和性能評價;基于增材制造工藝的專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方法;基于增材制造的大型客機“材料-設計-工藝-檢測-評價”全流程技術體系。

　　考核指標：建立滿足適航審定要求的整套制造工藝、材料及評價體系文件;在保持同等剛度并滿足相關服役要求的基礎上相對傳統(tǒng)制造方案實現(xiàn)減重10%，制造周期縮短20%;使用增材制造技術批量生產(chǎn)典型鋁合金零件并裝機應用，零件的主要性能離散度小于5%;應用國內(nèi)自主研發(fā)的增材制造裝備與技術成果。

　　1.15增材制造支撐動力裝備設計、制造和維修全流程優(yōu)化的應用示范(應用示范類)

　　研究內(nèi)容：針對航空發(fā)動機和燃氣輪機等動力裝備，研究基于增材制造的創(chuàng)新設計、快速研發(fā)、高性能制造和快速維修全流程優(yōu)化技術，并進行應用示范，包括：面向系統(tǒng)級、性能優(yōu)先的功能集成化設計;新產(chǎn)品研發(fā)的快速迭代技術;高性能、高效率和經(jīng)濟可行的增材制造技術;高性能快速外場維修技術。

　　考核指標：建立動力裝備系統(tǒng)級架構(gòu)到典型功能部件的基于增材制造的創(chuàng)新設計方法、標準規(guī)范、制造工藝數(shù)據(jù)庫及評價體系，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制造技術特征;系統(tǒng)級架構(gòu)組成結(jié)構(gòu)件數(shù)量減少30%以上，減重30%以上，效能提升20%以上，研發(fā)周期縮短50%以上;應用國內(nèi)自主研發(fā)的增材制造裝備與技術成果。

　　1.16增材制造技術在船舶和機械制造領域的應用示范(應用示范類)

　　研究內(nèi)容：針對船舶和機械制造領域的國家重點工程任務，或其它量大面廣、經(jīng)濟效益顯著的應用需求，進行高效率低成本增材制造技術的應用示范研究，綜合應用各種增材制造技術及其與傳統(tǒng)制造技術相結(jié)合的方法，研究：基于增材制造的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計;高效率、低成本的制造方法;后處理技術與分析檢測技術;增材制造零、部件的性能、效率與成本的綜合評價。

　　考核指標：相對于傳統(tǒng)制造技術，在性能相當或更優(yōu)的同時，制造效率提升50%以上、成本降低50%以上;建立設計方法、制造工藝規(guī)范及評價標準的成套體系;在國家重點工程任務中或量大面廣經(jīng)濟效益顯著的應用領域?qū)崿F(xiàn)不少于5例工程試用，包括大于4m以上大尺寸構(gòu)件;應用國內(nèi)自主研發(fā)的增材制造裝備與技術成果。

　　1.17增材制造陶瓷鑄型在熔模精密鑄造中的應用示范(應用示范類)

　　研究內(nèi)容：針對高端裝備領域高性能、精密復雜結(jié)構(gòu)鑄件采用傳統(tǒng)熔模精密鑄造工藝存在的質(zhì)量不穩(wěn)定和生產(chǎn)周期長的問題，開展增材制造整體結(jié)構(gòu)陶瓷鑄型(模殼與型芯一體化增材制造)的應用示范研究，包括：陶瓷鑄型結(jié)構(gòu)設計;陶瓷材料優(yōu)化設計;陶瓷鑄型的增材制造;增材制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、制造效率與成本的綜合評價;在國家重大工程任務中開展應用示范。

　　考核指標：1500℃鑄型抗彎強度≥15MPa，成形相對精度優(yōu)于0.2%;實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)高性能零件精密鑄造，鑄件不合格率相對于傳統(tǒng)技術降低50%;實現(xiàn)國家重大工程任務中5種以上關鍵鑄件的示范應用;應用國內(nèi)自主研發(fā)的增材制造裝備與技術成果。

　　1.18高性能聚合物零部件增材制造技術的應用示范(應用示范類)

　　研究內(nèi)容：針對航空航天、汽車、船舶等領域高性能復雜結(jié)構(gòu)聚合物零部件的制造需求，在優(yōu)化設計、高性能聚合物材料、增材制造裝備、工藝、環(huán)境適用性和環(huán)保性、性能檢測與質(zhì)量評價方法等方面開展系統(tǒng)的增材制造示范應用，實現(xiàn)顯著縮短制造周期，降低制造成本的產(chǎn)業(yè)化應用目標。

　　考核指標：零部件制作精度和性能滿足工程應用要求，單件制造周期相對于傳統(tǒng)制造工藝縮短80%，材料節(jié)省50%，綜合成本降低20%;建立4-5種應用材料體系、制造工藝規(guī)范和質(zhì)量評價標準;100種以上零部件進入工程應用;應用國內(nèi)自主研發(fā)的增材制造裝備與技術成果。

　　1.19砂型3D打印支撐的智能鑄造產(chǎn)業(yè)化應用示范(應用示范類)

　　研究內(nèi)容：針對傳統(tǒng)鑄造業(yè)綠色化和智能化轉(zhuǎn)型的國家重大需求，進行砂型3D打印支撐的智能鑄造產(chǎn)業(yè)化應用示范研究，包括：作為智能鑄造車間核心單元的砂型3D打印生產(chǎn)線;砂型3D打印應用于智能鑄造的全流程工藝技術;3D打印砂型在工業(yè)規(guī)模智能化鑄造生產(chǎn)中的應用示范。

　　考核指標：打印效率≥350L/h，砂型合格率≥98%;大于50種及1000噸鑄件的智能鑄造應用示范，鑄件尺寸精度提升1~2級，產(chǎn)品交付周期縮短50%;支持高效高精度3D打印大型砂模和復雜砂芯的全流程工藝規(guī)范和標準;應用國內(nèi)自主研發(fā)的增材制造裝備與技術成果。

　　1.20 口腔修復體3D打印應用示范(應用示范類)

　　研究內(nèi)容：面向口腔修復開展3D打印技術應用示范，研究滿足口腔修復體力學性能和精度需要的材料以及3D打印工藝，建立從牙齒數(shù)字三維數(shù)據(jù)高精度測量、口腔修復體設計、3D高精度打印以及功能匹配評價的系統(tǒng)應用，形成高效低成本的口腔修復應用系統(tǒng)。

　　考核指標：口腔修復體制作效率提高一倍，精度滿足臨床應用要求，成本降低50%，建立相關的質(zhì)量測評規(guī)范，并取得醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊證;在不少于20家口腔醫(yī)院或診所獲得應用，應用示范案例1000個以上;應用國內(nèi)自主研發(fā)的增材制造裝備與技術成果。

　　1.21個性化醫(yī)學假肢與肢具的增材制造應用示范(應用示范類)

　　研究內(nèi)容：以假肢、肢具、矯正器等個性化康復與治療為目標，進行增材制造技術應用示范，建立三維測量和個性化設計、增材制造、適用評估和臨床應用系統(tǒng)。

　　考核指標：相對現(xiàn)有技術制造時間縮短50%以上，成本降低50%以上;建立制作和醫(yī)療應用規(guī)范，產(chǎn)品符合相關標準并獲得市場準入，在5個醫(yī)院建立應用示范單位，個性化應用案例200例以上; 應用國內(nèi)自主研發(fā)的增材制造裝備與技術成果。