新增！增减材混合增材制造被美禁运，国内也已将其纳入“限制出口目录”

公告指出，最新商业出口管制中的新兴和基础性技术的出口将对美国国家安全起到至关重要的作用，这六项新兴技术为：

• 混合增材制造/计算机数控工具
• 特定的计算光刻软件
• 用于为5nm生产精加工晶圆的某些技术
• 有限的数字取证分析工具
• 用于监测电信服务通信的某些软件
• 亚轨道航天器

所谓混合增材制造，是将增材和减材集于一体的新型制造方式。它主要采用激光熔融与CNC加工相结合，可以用工业机器人、3轴或5轴联动切削加工机床、商业化的SLM机床等相结合，通过独立的增材与减材机器（机器人交换工件）、将增材制造装置安装在主轴上（无刀库）、在机床上安装永久性的增材制造头、或者是在商用SLM机床上进行设备重构来实现。本文叙述的重点主要包含前几项。

国外增减材混合增材制造设备及重要应用

金属增材制造技术在加工精度上与传统加工相比较低，因而受到极大限制。将增材制造与传统加工工艺有机地集成起来，成形件加工完成后无需后处理即可直接投入使用，大幅缩短了制造时间和生产成本，还可拓宽原材料范围，减少生产过程中切削液的使用，实现绿色加工。近年来，增减材混合加工工艺与装备不断涌现，在提高制造精度，增大制造尺寸、提高生产效率等方面取得多项进展。

1. 洛马公司建造世界首台多机器人增减材混合制造系统

几年前，洛马建成了世界上首台“多机器人增减材混合设备”，该设备由两个机器人串行工作，具备增材制造、减材加工和工艺过程监测、尺寸检查、热测量等多种功能，适用于多种材料加工，能够显著提升大型复杂结构的制造效率，降低制造成本。

洛马公司多轴激光束沉积打印机

洛马公司增减材制造的卫星燃料箱体

2018年，洛马公司使用电子束增减材制造技术生产了迄今为止最大的3D打印空间零件—卫星燃料箱体。采用该工艺，使部件减少了超过80％的材料浪费，并将总交付时间从两年减少到三个月，同时部件经过了严格的质量测试，使其能够承受严峻的发射和长达数十年的空间真空任务。目前，该部件已作为标准件用在了LM 2100卫星平台上。

2. Relativity Space世界最大金属3D打印机，一个手臂打印，两个手臂切削

在本月Relativity Space最新的在线讲座中，其工程师介绍了该公司的世界最大的“Stargate”的3D打印机。它基于定向能量沉积技术，拥有三只庞大的机械臂，一只用来熔化金属丝进行增材制造，另两只则用以进行减材加工。依赖智能数据驱动和机器学习控制算法，该打印机可协作进行增材和减材加工以制造复杂几何形状。

三只机械臂，一只进行熔丝增材制造，另两只用来进行减材加工

Relativity Space分别拥有若干台可以打印15英尺（4.5m）、20英尺（6m）甚至30英尺（9m）的“Stargate”的3D打印机，可同时打印第一级和第二级火箭以及整流罩。

Relativity Space世界最大金属3D打印机

尽管火箭通常由数千个单独的零件组成，但Relativity Space公司设计的零件却合并了一些部件，他们的火箭零件数量是同类火箭的零件数量的1/100（Terran 1火箭只有730个零件）。目前，Relativity Space可以在30天内打印出整个整流罩，能够在短短60天内生产出整枚火箭。

3. DMG MORI多金属增减材复合制造

DMG MORI公司独特的混合式（增材制造与传统制造结合）加工解决方案，是一项令众人瞩目的技术，它将铣削加工技术与激光金属沉积加工工艺结合在一起，应用于一台具有完整铣削功能的激光熔覆加工机床上。

灵活结合增材制造与铣削加工，生产成品质量的3D工件

LASERTEC 3D hybrid是DMG MORI推出3D打印混合制造打印机，这台“机床”中融合了5轴喷粉堆焊和5轴联动铣削加工技术，可交替进行堆焊、铣削以及车削加工。

增减材一体实现

DMG增减材一体设备制造的火箭发动机部件

但基于激光堆焊的增减材一体制造工艺不仅可生产非常复杂的几何形状，而且同时可解决3D打印的表面质量问题及材料复合问题。2019年5月，卫星发射公司Virgin Orbit采用DMG MORI增减材一体式设备为NASA打印了发动机燃烧室，其内衬采用GRCop-84铜合金，外部为镍基高温合金，其结构与材料与传统设计完全相同，制造工期则节省了数月时间，热火试验更证明了基于该工艺制造的复合材料部件与传统制造的性能相一致。

除上述公司之外，能够开发增减材混合制造设备的国外知名公司还有Optomec、沙迪克、Mazak等公司。篇幅所限，不一一赘述。

国产增减材混合增材制造设备，已被纳入禁止出口名录

2020年9月，国家增材制造创新中心重磅推出了“五轴激光增减材复合制造装备”，能够实现增材成形和减材加工的自由切换，完美呈现精密复杂结构零件精整加工，满足增减材复合制造及修复再制造的需求。对于具有内腔、内孔、内流道的复杂零件，在工艺制定阶段，可以将其分段制造，逐段增材、逐段切削，实现内腔的加工来保证质量。

国家增材制造创新中心“五轴激光增减材复合制造装备”

武汉天昱智能制造有限公司与华中科技大学合作开发的微铸锻铣一体化增材制造机床（点击），是针对航空、航天等行业对大型钛合金结构件的一体化制造需求而研发的，集成了电弧 / 等离子弧快速成形、柔性微型轧制、数控加工、惰性气氛保护等多种技术于一体，在熔积成形过程中对熔积工艺参数、熔积层表面形貌、制件冶金质量进行在线实时检测，对于在增材成形过程中产生的表面裂纹、未熔合、气孔、夹渣等缺陷的无损检测，采用多种无损探伤集成装置，判定缺陷的大小、位置、性质和数量；采用快扫红外热像仪测量成形件的温度场和热循环曲线、视觉成像分析诊断系统，监测电弧弧柱特征和熔池形态，并进行数控减材加工，达到制造件的质量要求。

武汉天昱微铸锻铣复合增材制造机床

微铸锻铣复合制造技术由于突破了增材技术无法制造锻件的瓶颈，一经问世便获得了GE、空客、商飞、西飞、成飞等大型企业的高度关注，并展开了相关合作。目前，该技术也已被列入“中国限制出口技术目录”。

此外，国产增减混合五轴加工中心相对于国际同类装备具有更高的性价比。大连三垒机器股份有限公司研发的 SVW80C-3D增减材复合五轴加工中心，是金属喷粉激光熔融与立式加工中心复合机床。采用2kW光纤激光器，工件最大回转直径1000mm，工作台最大承载850kg，主电动机最大功率36kW，主轴最高转速12000/min ，X/Y/Z 轴行程800mm/800mm/600mm，X/Y/Z 快移速度48m/min，A/C 轴转动范围±120°/360°。

除上述知名企业外，国内可开发增减材混合制造设备的公司还有北京机电院机床有限公司、上海航天一亘智能科技有限公司、青海华鼎装备制造有限公司等单位。

END

由以上国内外增减材混合制造设备的研发现状可以看出，国外针对增减材混合制造的研发起步早，已出现了一批商业化的增减材混合制造机床。国内针对增减材混合制造的研发起步较晚，但是研发势头较强，正在迎头赶上，而且还出现了国外所没有的一些特色增减材混合制造机床。随着增减材复合制造技术的发展和逐渐成熟，将涌现出越来越多功能强大的复合制造设备，涵盖越来越多的应用领域。