一束高能激光束在钛合金粉末上飞速扫过,上千摄氏度的“微型熔池”瞬时生成,航天器的核心构件正在层层叠加中精准成形。与传统制造不同的是,一旁的智能系统正以微秒级的频率捕捉着光、电、热信号,实时对打印过程进行“全科体检”。一旦发现极其细微的偏差,系统会立即反馈并自动调控,确保每一个零件从“出生”起便保持精准状态。
这令人惊叹的工业场景,展现的是武汉科技大学智能增材制造团队在航天精密制造领域攻克的关键核心技术。该团队通过将3D打印与智能控制技术深度融合,成功解决了航空航天复杂零部件的制造难题,为我国航天器打造了更强韧、更可靠的“骨骼”。目前,该成果已在中国航天科技集团八院、九院等单位落地应用,圆满完成了多个型号任务。

航天装备需在太空极端环境下服役,对零件的精度和可靠性要求极高。尤其是火箭、卫星及空间站的关键部件往往结构复杂,内部密布着直径仅为1~2毫米的细小流道,采用传统加工方法不仅难度极大,部分结构甚至无法实现。
面对这一技术痛点,该团队在打印质量的智能把控上实现了颠覆性突破。团队主要负责人朱锟鹏教授介绍:“我们通过集成多种传感器实时监测熔池、温度等信号,能在增材制造过程中即时识别孔隙、未熔合、微裂纹等典型工艺缺陷,将质量控制从‘事后检测’彻底转向了‘事中纠正’。”
针对钛基、镍基等航天“硬骨头”材料在激光极速冷热交替中易产生热裂纹与变形的问题,团队研发出一套多源信息融合的原位监控系统,实现了“数据+机理”双驱动的增材制造全流程自动控制。这套系统全深度覆盖了结构设计、材料性能、工艺参数和缺陷控制等各个环节,不仅能从源头上减少打印失败的可能,还能为每个零件建立一份完整的“数字档案”,真正实现了航天级零件的质量可追溯与服役性能可预测。
如今,这些硬核研究成果已从实验室走向航天生产一线。相关技术不仅成功用于大型运载火箭、卫星、飞行器等装备的发动机关键部件制造,也广泛应用于中国空间站核心装备的研制。团队提出的一体化设计制造技术,有效解决了复杂结构内流道、大型薄壁件加工过程中的易变形难题,攻克了大尺寸与小尺度零部件整体制造中因尺寸效应导致的精度控制瓶颈,为我国航天装备制造提供了坚实的技术支撑。
核心技术的持续跨越,得益于团队“筑巢引凤”构建的高水平人才矩阵。近年来,团队先后引进了新加坡院士、增材制造领域著名学者Chee Kai Chua教授,以及来自美国伊利诺伊大学、新加坡国立大学等知名学府的8位优秀青年领军人才。
谈及未来,团队核心成员林昕表示,团队正聚焦加速商业航天低成本、可重复使用大推力火箭发动机研制,并全力打造太空增材制造与地面数字孪生控制应用场景,旨在促进空天信息与数字经济深度融合,全面构建空间应用服务和商业航天新业态,为航天强国建设贡献“武科大智慧”。(记者:杨均 通讯员:余蔓菲 摄影:孙正恒)
