国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项2023年度项目申报指南

　　2023年6月7日，南极熊获悉，近日，科技部发布了国家重点研发计划“增材制造与激光制造”等6个重点专项2023年度项目申报指南的通知，“增材制造与激光制造”重点专项围绕“基础理论和前沿技术、核心功能部件、关键技术与装备、典型应用示范”等4 个技术方向，按照基础研究、共性关键技术、应用示范三个层面，拟启动41 项指南任务，拟国拨经费概算4.31 亿元。

　　欢迎广大从事增材制造研发的机构和企业积极申报2023年的“增材制造与激光制造”重点专项。

　　为落实“十四五”期间国家科技创新有关部署安排，国家重点研发计划启动实施“增材制造与激光制造”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现发布 2023 年度项目申报指南。

　　本重点专项总体目标是:到 2025 年，使我国增材制造与激光制造成为主流制造技术之一，总体达到世界一流，基本实现全球领先，在战略新兴产业、新基建、大国重器中发挥不可替代的重大作用。同时，基本实现增材制造与激光制造全产业链主体自主可控，形成系列长板技术和一批颠覆性技术，并汇集为行业整体优势，为一批领军企业奠基强大的国际技术竞争力，高端装备1产品大批进入国际市场，实现大规模产业化应用，在制造业转型升级中发挥核心作用。

　　2023 年度指南部署坚持问题导向、分步实施、重点突出的原则，围绕“基础理论和前沿技术、核心功能部件、关键技术与装备、典型应用示范”等 4 个技术方向，按照基础研究、共性关键技术、应用示范三个层面，拟启动 41 项指南任务，拟国拨经费概算 4.31 亿元。其中，围绕单晶高温合金的光束整形激光增材制造方法、超材料三维成形机制及可控微宏观制备新方法等技术方向，部署青年科学家项目，每个项目 200 万元。围绕复杂型面三维激光智能切割、高深径比玻璃通孔激光高效制造等技术方向，部署科技型中小企业项目，每个项目 200 万元。共性关键技术类项目的配套经费与国拨经费比例不低于 1.5:1。应用示范类项目鼓励产学研用紧密结合，充分发挥地方和市场作用，由企业牵头申报，配套经费与国拨经费比例不低于 2.5:1。

　　项目统一按指南二级标题(如 1.1)的研究方申报。除特殊说明外，每个方向拟支持项目数为 1项，实施周期不超过 3 年申报项目的研究内容必须涵盖二级标题下指南所列的全部研究内容和考核指标。基础研究类项目下设课题不超过 4 个，项目参与单位总数不超过 6 家;共性关键技术类和应用示范类项目下设课题数不超过 5个，项目参与单位总数不超过 10 家。项目设 1名项目负责人，项目中每个课题设 1名课题负责人。

　　青年科学家项目不要求对指南内容全覆盖，不再下设课题，项目参与单位总数不超过3 家。项目设 1名项目负责人，青年科学家项目负责人年龄要求，男性应为 1985年1月1日以后出生，女性应为 1983 年1月1日以后出生。原则上团队其他参与人员年龄要求同上。

　　科技型中小企业项目要求由科研能力强的科技型中小企业牵头申报。项目下不设课题，项目参加单位 (含牵头单位) 原则上不超过 2 家，原则上不再组织预算评估，在验收时将对技术指标完成和成果应用情况进行同步考核。科技型中小企业标准参照科技部、财政部、国家税务总局印发的《科技型中小企业评价法》(国科发政[2017]115号)。

　　1.1 多物理场耦合调控的多级有序结构功能体化学激光协同制造（基础研究类）

　　研究内容：针对骨修复材料的多级有序化设计与制造难题，研究复合材料体系多物理场调控有序化纤维微基元方法；研究光场能量与纤维微基元组装的耦合调控机制；研究多层级结构及其受力条件下动态演化的高分辨观测和建模方法；揭示化学激光协同跨尺度构建技术对力学和生物性能的影响机制；完成仿生骨多级结构功能体制造，并进行验证。

　　考核指标：建立多物理场耦合调控的多级有序结构功能体调控构建理论模型，实现仿生骨多级结构有序化组装，结构尺度跨越 0.1μm~100mm，纤维微基元径向有序度及纤维微基元中聚合物的分子取向度均≥50%；建立动态演化的大尺度多层级高分辨三维结构功能分析方法和仿生结构力学设计模型，构件尺寸≥400μm，空间分辨率≤30nm；跨尺度结构功能效应样件力学强度、弹性模量与松质骨匹配，仿生骨与自体骨组织形成矿化骨整合界面的周期≤3 周，符合医疗器械生物学评价标准 GB/T 16886 及指导原则。

　　关键词:多物理场耦合调控，多层级有序结构，微基元，激光有序化调控，多层级观测与建模

　　研究内容:针对高强韧铝合金、镍基高温合金、难熔钨合金等难加工金属，探索通过调控氧元素含量及其存在形态提高材料强韧性的理论与方法，揭示激光增材制造过程中氧元素含量及其存在形态对合金成形工艺特性与组织性能的影响机制;建立原子尺度氧序构一显微结构一介观结构一宏观力学性能之间的构效关系;研究氧对激光增材制造熔池热一力行为、冶金行为和包括氧化物强化相在内的多层级显微组织形成的作用规律，多尺度应力应变演变的影响机制，研究熔池内氧元素的原位超快在线检测原理及方法;形成基于氧调控的增材制造金属构件的强韧化机制及形性协同控制方法。

　　考核指标：建立激光增材制造中氧元素含量及其存在形态对成形材料性能影响的关系模型，形成不少于 3 类激光增材制造专用氧调控高强韧金属材料体系；建立氧及其反应产物原位高效在线检测方法和评估算法，熔池中氧元素原位检测精度≤5ppm；建立调控方法，氧含量调控精度优于±25ppm；相对常规控氧环境下激光增材制造构件在延伸率不明显降低的情况下强度、弹性模量等指标提升≥30%，或在强度不明显降低的情况下断裂韧性等指标提升≥30%；完成不少于 4 类氧调控高强韧金属复杂精密构件的设计与制造，并在航空、航天、核等不少于 3 个领域中得到应用。

　　研究内容:针对大型钢构件原位表面强韧化需求，研究多热源耦合条件下的大型构件激光固态相变温度场时空演化行为;研究激光固态相变复相组织转变、深度分布等特征及其调控机理与方法;研究复相组织的强韧化机制及疲劳破坏机理，建立其疲劳寿命预测模型;开展应用验证研究。

　　考核指标：建立激光固态相变三维瞬态温度场、组织场及应力应变场耦合模型；应用于长度≥6m 或直径≥3m 的大型钢构件，获得马氏体、珠光体、贝氏体及其复相组织，晶粒度 3~10 级可调，最大可调深度≥6mm；表面硬度一致性偏差≤2HRC，处理层深度一致性≥95%，表面变形量≤0.1mm/1000mm，表面接触疲劳寿命较处理前提升≥30%；在能源动力、轨道交通等领域实现应用验证。

　　研究内容:围绕交通运输、康复医疗、可穿戴领域装备部件轻质高强和多功能化的重大需求，针对超高分子量聚乙烯等无粘流态刚性高分子和硅橡胶等柔性弹性体材料，开展粉末床吸能诱导选择性烧结高速 3D 打印新方法研究。研究适用于3D 打印的吸能墨水材料和高分子粉体材料;研究吸能诱导选择性烧结成形机制和高分子材料 3D 打印成形新原理，以及打印精度控制技术;建立一体化高分子材料粉末床吸能诱导烧结 3D 打印制件综合性能评估体系;研制相关装备。

　　考核指标：建立外场能量吸收与高分子粉末诱导烧结的成形理论与计算仿真模型；高分子粉末床吸能诱导选择性烧结高速 3D打印装备：制造效率≥3000cm3/h，最小打印层厚≤50μm，最高烧结温度≥400℃，成形精度优于 0.2mm，结构特征尺寸最小可达 1mm；超高分子量聚乙烯、硅橡胶等高性能高分子粉体材料种类≥5 种，相应专用墨水种类≥2 种；成形件力学性能不低于传统制件的 60%；在航空航天、生物医疗和消费品等领域实现应用验证。

　　研究内容:针对航空航天器件低摩擦表面的制造需求，研究激光制备单晶石墨过程中时空光场对石墨晶态及其表/界面原子结构的调控机理;研究厘米级无褶皱结构超滑单晶石墨制备机制建立快速溶碳和非平衡析碳的激光能场驱动理论;发展单晶石墨结构超滑表面的原位制备、石墨图案化结构超滑表面的制造方法开发厘米级结构超滑器件制造工艺技术。

　　考核指标：构筑不少于 4 种厘米级图案化结构超滑功能表面，具备可控形状（方台、圆台等）、高度（1~200μm）、宽度（5~500μm）的单元结构特征，可控周期（5~500μm）、密度（单晶石墨表面占比 10%~70% ） 的 阵 列 分 布 特 征 ；结 构 超 滑 表 面 面 积 ≥20mm×20mm，单晶石墨微区平整度≤30nm 且无褶皱，摩擦应力≤0.001MPa，承载≥50N（测试速度≥0.1m/s）；在航空发动机轴承实现应用验证，润滑系统总重量降低 50%以上。

　　研究内容:针对太空极端环境下金属构件快速制造的需求，开展适用于太空极端环境的金属增材制造新机理、工艺和装备研究。研究真空和微重力环境下低功耗的金属增材制造熔化和冶金行为，阐明增材制造过程中，真空、微重力条件对金属熔体润湿铺展、凝固行为对成形件尺寸精度与表面粗糙度的影响机制;研究太空极端环境下金属增材制造的形性调控技术，探索合金、铝合金、不锈钢等多种材料的成形工艺。

　　考核指标：实现微重力、真空下的金属增材制造过程仿真分析，建立适用于太空极端环境的金属增材制造润湿铺展和凝固行为模型；研制适用于太空微重力、真空环境的金属增材制造集成化装备 1 套，可以实现钛合金、铝合金、不锈钢等典型金属构件的增材制造。增材成形设备总功率小于 1kW，环境线Pa 以上，整体装备可承受-70℃至+100℃温度变化，通过 10g加速度测试，零件尺寸不小于 400mm×400mm×20mm，成形精度≤0.5mm，表面粗糙度 Ra≤15μm，综合力学性能不低于锻件性能的 80%，建立相应的太空金属增材制造工艺规范。

　　研究内容:针对航空航天、能源等重大装备对高性能传导/辐射/转换等热功能的迫切需求，研究超快激光作用下材料表界面能量吸收与传递的时空演化规律，以及热功能表界面形性特征对热功能的耦合影响规律及调控机制;研究超快激光制造工艺对热功能表界面形性特征的影响与作用规律:研发高效、稳定热功能表界面微纳结构一材料特性一体化协同超快激光大面积制备方法及关键装置，进行应用验证。

　　考核指标：形成表界面微纳结构与材料特性对热功能耦合作用模型；超高速并行光参量动态调控装置 1 套：单脉冲加工效率≥150，000 单元/秒，光参量动态调节响应时间≤0.5μs；一体化加工面积≥300cm2。不少于 3 类新型热功能器件：键合温度≤150℃，导热率≥200W/（m•K）；热辐射图案化单元特征尺寸覆盖

　　300nm~100μm，热伪装兼容波段≥3 且阶数动态连续可调；光热转换膜标准光照水蒸发速率≥4kg/（m2•h）。上述三类器件使用 100小时后性能衰退≤2%，在航空航天、能源等装备中实现应用验证。

　　研究内容:针对航空航天等领域对高性能、高集成度功能构件的需求，研究增材制造结构整体承载与结构功能区的保形协调机制，以及基底一功能线路一体化增材制造的共形界面形性演化规律;研究表面变曲率复杂结构内腔点阵共形填充及胞元完整性保持算法，多物理场高精高效分析方法，结构一功能匹配的跨尺度结构整体拓扑优化设计方法;研究共形喷墨打印导电线路形貌的精确控制技术，以及多层异质界面强化机理及高可靠性曲面多层电路互联技术。

　　考核指标：建立增材制造基底与结构功能区的跨尺度结构保形优化设计模型，以及共形喷墨打印导线的线宽控制模型；共形异质材料界面结合强度≥10MPa，喷墨打印线μm；复杂结构内腔中实现共形点阵填充，填充的单胞数≥60 万，不完整点阵单元数量≤0.1%；激光—喷墨协同增材制造航空航天、交通运输等领域的多功能集成构件≥2 套：最大尺寸不小于1.0m×0.6m×0.8m，相比传统制造方式零件数目减少 60%以上、减重≥30%、功能集成≥5 种（承载/减振/微波探测/温度感知/应变测量等）

　　关键词:协同增材制造，多功能跨尺度结构，拓扑优化保形设计，气溶胶喷墨打印

　　1.9 单高温合金的光束整形激光增材制造方法(基研究类，青年科学家项目)

　　研究内容: 面向单晶高温合金复杂结构制造需求，开展基于光束整形的单晶高温合金激光粉末床熔融新原理及新方法研究研究激光束斑形状、能量分布特征对熔池局部凝固条件及杂晶大角度晶界生成的影响机制;阐明动态选晶机理并发展精确工艺控制技术;建立光束整形与扫描路径相匹配的无缺陷大尺寸单晶高温合金加工策略

　　考核指标：光束整形激光粉末床熔融试验装置 1 套，可实现圆形、异形等不少于 3 种束斑形状，高斯/平顶等能量分布，其中平顶能量分布均匀率≥90%；无籽晶条件下增材制造无裂纹单晶高温合金试件：单晶体水平幅面≥5mm，高度≥50mm，致密度≥99.8%。

　　1.10 超材料三维成形机制及可控微宏观制备新方法（基础研究类，青年科学家项目）

　　研究内容:研究具有特殊功能的超材料微结构设计方法;研究微结构单元的高精度制造、结构超材料表面涂层、激光诱导刻蚀等技术，以及微结构单元与复杂宏观结构的协同制造技术;研发加工一检测一体的超材料三维制备样机，并实现超材料三维可控宏微观制备技术验证。

　　考核指标：建立超材料宏微观结构与特殊功能的理论模型，预测精度≥95%；研制结构超材料成形—改性一体化制备工艺与装备，实现超强韧、超亲水、吸波等不少于 3 类超材料结构的可控制备，特征幅面≥10mm，最小特征精度≤2μm。

　　研究内容:面向航空航天领域消光/自清洁复合功能结构制造需求，研究激光制造相位/偏振等多维光学参量调控机制，以及消光/自清洁复合功能结构多尺度演化规律;研究消光/自清洁功能协同增效设计方法、大面积曲面多尺度消光/自清洁复合功能结构的批量一致性制造新方法，开展表征、评价及验证研究。

　　考核指标：研制三维光场整形模块，能量匀化率（光强标准差/平均光强）≥95%，具备偏振态整形功能；曲面加工面积≥800cm2；不少于 2 类典型构件验证：可见光至远红外波段平均消光率≥98%，且环境试验（湿热、振动、热循环等）前后平均消光率波动＜3%，污染物残留重量减小≥80%。

　　研究内容:面向复杂构件高质量增材修复需求，开展丝导超声与激光协同、熔池闭环调控等机理与技术研究，揭示激光沉积成形过程浸入式超声选区等轴化机理;研究丝导超声一激光交互机制下熔池闭环调控方法;研究丝导超声复合激光增材修复工艺下冶金缺陷、显微组衷懊毙雹豺唉笆爸皑安拌唉毙榜案唉扒安柏彼成及强韧化机理。

　　考核指标：在不少于 3 种基体材料沉积态修复区获得完全等轴晶；丝导超声—激光复合增材修复样机 1 套；修复件变形量≤80μm/100mm，高温（650℃）拉伸强度不低于基体材料的 90%。

　　研究内容:研究半导体激光器载流子注入动力学、模式调控及热应力对激光性能的影响机制，开展氮化嫁基二极管蓝光激光器的新型外延结构设计、外延生长、器件工艺、失效机理及可靠性研究，突破芯片制备封装、光谱合束、增益调控、大能量关断、系统集成等关键技术，研制制造用高功率蓝光半导体激光器。

　　考核指标:热沉键合器件综合热导率≥360W/(m·K); 蓝光激光器单管芯片:功率≥10W@50um 条宽，中心波长处于400nm-500nm，工作寿命≥1万小时@5W;蓝光激光器光纤合模组:输出功率≥4000W、中心波长处于400nm~500nm、光纤芯径≤200um、光纤数值孔径≤0.22，8 小时工作功率稳定性≤5%,工作寿命≥1万小时。形成不少于 20 台的销售。

　　研究内容:针对制造用光纤激光器的重大需求，探索掺镜光纤的光致暗化机制，开发新型的增益光纤外包层结构，自主研制具有高泵浦光吸收系数和高非线性闽值的新型大模场增益光纤,研究万瓦单模工业光纤激光器及批量稳定性制造技术。研究大功率高脉冲能量光纤输出激光器所用的增益模块与高功率隔离器关键技术，研究大功率脉冲激光器高效散热、系统集成及激光器整机设计开发技术。研究大功率光纤输出的纳秒级高脉冲能量激光器及批量稳定性制造技术。

　　考核指标：单模连续工业光纤激光器：平均功率≥10kW，光束质量 M2≤1.3，输出功率稳定性（8 小时）优于±2%，工作寿命≥10000 小时，实现销售≥50 台。光纤输出的纳秒级高脉冲能量激光器：平均功率≥3000W，最大单脉冲能量≥200mJ，脉宽10ns ～ 100ns ， 重 复 频 率 1kHz ～ 1MHz ， 光 束 质 量 BPP ≤

　　25mm∙mrad，输出功率稳定性（8 小时）优于±2%，工作寿命≥10000 小时，实现销售≥100 台。

　　研究内容:研究高响应、高精度振镜电机，研究多轴运动同步控制技术与五轴振镜偏转补偿控制算法，开发光机电集成的五轴扫描振镜加工头;研究五轴振镜光束偏转与平台运动的协同加工技术、锥形结构和微槽微孔的激光加工形性调控技术;研制飞秒激光五轴振镜加工装备与成套工艺。

　　考核指标：五轴扫描振镜加工头：振镜重复精度≤2μrad，加工区域直径不小于 1.5mm，Z 轴方向焦点调节范围不小于±1mm，光束倾角范围不小于±8°，旋进频率最大 350Hz；飞秒激光五轴振镜加工装备 1 台：重复精度≤0.5μm，聚合物锥形结构加工体积一致性误差≤10%、加工面表面粗糙度 Ra≤0.1μm，金属异形微孔锥度范围 0°至-2°、锥度精度≤0.1°（以 2mm 厚度考核）；实现五轴振镜及加工装备在智能传感、航空航天等领域的应用。

　　研究内容:研究增材制造数据实时接入技术，开发多源异构数据分析技术;建立离网/并网的数据库，开发基于大数据机器学习的增材制造云端智能工艺选择、自主优化及质量控制方法;研究基于增材制造装备全工艺过程的实时运行状态智能识别、自适应闭环调整、故障诊断检测、远程运维等关键技术;开发大数据和信息模型驱动的增材制造工艺优化与质量控制软件。

　　考核指标：大数据和信息模型驱动的增材制造工艺优化与质量控制软件：涵盖不少于 5 种金属和非金属增材制造工艺，具有不少于 20 种接口协议，复杂模型的几何和工艺特征识别及分类时间小于 20s，具有云端远程工艺优化功能，同类型工艺—结构首次打印失败率比现有水平降低 50%以上，工艺研发效率比现有水平提升 2 倍以上；在航空、航天、车辆等领域实现应用，建立含不少于 2 万个制件制造过程及质量信息的数据库；编制数据定义、硬件接口规范、软件接口协议、质量评价等相关技术标准≥5项，形成团体标准并发布，并立项国家标准 1~2 项。

　　研究内容:面向复杂多约束工业场景下声功能结构制造需求，研究增材制造金属/非金属复合特征结构对声波吸收与散射的声振行为及调控机理、声结构模板自匹配填充算法、大型承载一声控结构增材制造异质界面控制及形性调控等关键技术;研发面向增材制造工艺的声功能结构定制化设计优化软件、增材制造装备;开展声功能结构性能与功能评价及空气与水下环境的应用验证。

　　考核指标:声结构设计分析与优化一体化软件 1套，增材制造声结构模板≥100 套;大型声结构金属/非金属增材制造装备 1套:成形声功能结构直径≥5m、最小特征尺寸≤100um，声控结构表面粗糙度≤10um，金属/非金属界面强度系数≥0.6; 增材制造声控结构满足:针对空气介质声控功能构件、吸声系数≥0.85、工作温度 ≥150°C，针对水下介质声控功能构件、声能透射率≤0.1、波束宽度≤15、耐压≥0.5MPa，实现工业装备、水下装备等领域应用。

　　研究内容: 面向航空航天领域大尺寸复杂精密构件和组件整体化制造重大需求，开展超大幅面铺粉均匀性、成形仓气氛循环控制等技术研究，攻克超重载运动平衡机构协同控制、20 束以上的多激光时序一扫描策略协同控制、多激光成形过程在线质量监控自诊断智能处理等关键技术，研制增材制造装备，建立超大幅面粉末床激光增材制造装备综合性能的评估体系。

　　考核指标:粉末床激光增材制造装备:成形尺寸不小于1500mmx1500mmx1000mm，成形激光束≥20 束，成形精度优于±0.2mm，多激光拼接精度≤0.05mm，各区域成形质量一致性优于5%，成形效率≥500cm3/h，采用自主研发控制软件，具备故障分级自诊断及质量在线监控系统，实现打印全程可追溯，设备平均无故障工作时间≥1000 小时;成形典型件不少于 5 种，最大单向尺寸≥1300mm，在航空航天等领域实现应用或验证，制定相关标准≥5 项。

　　研究内容：针对大型难焊高温材料复杂构件的制造需求，开展大功率多电子枪高精度扫描拼接、协同扫描预热与大幅面高温粉末床温度场控制、真空高温环境粉末铺放、在线监测等技术研究，突破粉末床熔融全过程温度和精度保持，热应力控制、裂纹抑制及组织性能一致性控制等关键技术，研制增材制造装备，开发大尺寸难焊高温材料复杂构件低应力增材制造工艺技术

　　考核指标: 多电子束高温粉末床熔融增材制造装备:电子枪数量≥4台，全幅面束斑直径差异≤5%，成形尺寸≥800mmx800mmx700mm，粉末床高温区(≥1000℃)面积≥600mmx600mm、温度不均匀性≤20°C，多电子枪拼接精度优于±0.15mm，成形效率≥300cm3/h,设备平均无故障工作时间≥1000小时;单电子枪功率≥6kW，最小束斑直径≤200um;实现使役温度 900°C以上难焊高温合金复杂构件制造，水平尺寸>

　　600mmx100mm，高度≥400mm，成形精度优于+0.15mm/100mm，900°C及以上高温持久和疲劳性能相对于同材料铸造件提高10%，并在能源动力、航空航天等领域实现应用或验证

　　关键词:多电子枪，高温粉末床，电子束粉末床熔融，难焊高温合金，热裂纹控制

　　研究内容:面向半导体材料微细结构高精度加工需求，探索激光矢量光场整形作用下的典型半导体材料应力、缺陷演化规律，揭示微细结构制造质量对器件性能的影响机制，攻克矢量光场整形、光束旋转运动空间姿态调控等关键技术，研制半导体材料激光制造装备，开发阵列方形微槽、微流道、材料内部曲面成型切割等3类精密制造工艺。

　　考核指标:光束旋转运动空间姿态调控加工头:加工误差100mmx100mm,运动轴定位精度

　　研究内容:开展激光增材制造高强韧镇合金材料设计、激光熔化沉积微区调控、多重固态相变联动调控等技术研究，攻克多束高功率激光大型复杂合金构件制造过程内部缺陷抑制和应力控制等关键技术，发展大型铁合金构件抗疲劳与高损伤容限结构设计和制造方法，研制成套激光增材制造装备。

　　考核指标: 大型激光增材制造装备: 沉积态壁厚误差优于±0.5mm构件变形量小于3mm/1000mm,成形效率不低于10kg/h;设备平均无故障工作时间 ≥1500 小时; 成形的大型复杂构件尺寸≥1mxlmx5m，内部缺陷达到银件超声检测AAA 级水平，疲劳和裂纹扩展寿命预测误差小于 10%;高强韧铁合金断裂韧性不低于110MPa.m1/2，经不少于3 批次验证，抗拉强度不低于 920MPa,多批次抗拉强度变异系数小于 3%;在航空航天领域实现应用或验证，制定相关国家、行业或团体技术标准≥3 项。

　　研究内容: 针对大型高性能多功能复合材料构件制造需求研究基于增材制造的多功能复合材料一体化设计方法;突破宏微观多级界面结合性能梯度调控、短/连续纤维多喷头分区域协同成形、实时监测与打印参数动态优化等关键技术;研制大型短/连续纤维复合增材制造装备。

　　考核指标:大型短/连续纤维复合增材制造装备:成形尺寸≥6mx4mx3m，打印速度≥1.5m/min，制造精度优于±0.25mm/m;设备平均无故障工作时间≥1000 小时;实现大型多功能复合材料短/连续纤维构件增材制造，单向尺寸≥5m，短纤维含量 ≥35wt.%，连续纤维含量≥60vol.%，层间强度≥245MPa; 功能复合材料具备自感知、抗冲击、吸波等功能，在无人机/无人艇中实现应用或验证。

　　研究内容:针对牙齿缺损微创/无创修复的需求，开展整体强韧、边缘极薄、粘接面具有图案化微结构的陶瓷义齿增材制造方法研究。研究面投影光在增材制造过程的全生命周期传播规律，光传播中冗余杂光的过滤机制，以及光能量传播与陶瓷光固化反应能量的耦合调控方法;研究打印窗、浆料层与固化层的微力分离技术，各向异性极薄陶瓷打印件烧结的非均匀补偿技术;研制陶瓷光固化增材制造样机;开展应用验证研究

　　考核指标: 建立光传播能量调控与光固化反应能量闽值的耦合分析理论模型;增材制造义齿的最小特征尺寸≤2um，最薄壁区域厚度≤10um，最大壁厚差达 200 倍，挠曲强度≥2950MPa;陶瓷光固化增材制造装备:成形幅面≥100mmx100mm，单版45颗义齿成形时间≤8h; 在微创/无创牙齿缺损修复领域实现应用验证，边缘密合度优于30um。

　　研究内容:面向航空、航天光学构件一体化制造需求，开展非光学接触异质界面相变过程与等离子体动态调控技术研究，攻克大口径增透构件微群孔的脉冲整形高效率复刻成型、构件位姿与超快激光脉冲的同步控制等关键技术，研制超快激光制孔与连接装备与成套工艺。

　　考核指标:超快激光制孔与连接的成套装备:加工尺寸范围≥500mmx500mmx600mm，增透微结构最小孔径≤2um，加工精度≤1um，深径比≥1:1，设备平均无故障工作时间≥1000 小时;实现不少于3种材料/结构类型的构件制造:口径≥150mm，单个构件加工时间≤5h，透射率较基材提升量≥10%，异质材料连接强度 ≥130MPa;在航空、航天和光电等领域实现应用或验证。

　　研究内容: 面向超大尺寸介质表面金属功能图案制造需求开展超快激光诱导金属前驱体还原过程中的光一热一还原过程、时空频协同整形超快激光高效精密还原制造新方法等研究，攻克介质一金属界面光致物理嵌合/化学键合控制、多机路径规划仿真与协同控制等关键技术;发展视觉协同的动态接触力合新策略用于大幅面、微尺度快速扫描成像;研发多机协同超快激光制造装备。

　　考核指标:超快激光多机协同制造装备: 在幅面≥1mx50m的可展收介质表面实现图案微结构制造，微结构尺寸精度优于±10um、单元图案定位精度≤15um、拼接精度≤0.1mm，单机直写速率≥1x108um2/s 且还原效能≥1.5x106um2/ ( Ws)，设备平均无故障工作时间≥1000 小时;金属图案微结构方阻≤0.4/sq，金属图案一电介质光致结合强度达1 级以上(GB/T 9286 ) 在航天领域实现应用或验证。

　　研究内容:面向航天飞行器对“热控/减振/承载”功能结构体化构件设计与制造技术需求，研究基于宏介观结构梯度分布的力一热多目标轻合金结构优化设计方法，攻克“介观一宏观”跨尺度特征结构的激光模式/束斑尺寸控制、增材制造形性协同调控等关键技术，开展跨尺度功能结构“设计一制造一评价”研究开发增材制造装备与成套工艺。

　　考核指标:增材制造装备:微细特征成形精度优于0.05m，宏观尺寸≥500mmx500mmx1000mm;成形强度≥550MPa，二维导热强化传热区域温度均匀性优于1°C/200mm，相比传统结构减重≥30%;可承受载荷≥30kN，产生的反冲力≤45kN，吸能能力≥1000J;宏观膨胀系数≤0.1ppm/K，减隔振时域均方根衰减率≥80%;在深空探测、载人登月、卫星等航天器结构实现应用或验证。

　　研究内容:面向航空航天、高铁等领域仿生部件制造需求研究激光高速空间光场合调控的三维微细起伏形貌结构成形机制，建立“高温脱附、高速减阻、防覆冰”分级仿生功能结构模型，揭示复杂形貌结构制造质量对仿生性能的影响机制;攻克微观结构成形过程在线监测、高速空间光场耦合调控、空间结构分层制造算法等关键技术;研制激光制造装备和成套工艺。

　　考核指标:微观结构成形过程在线监测模块: 时间分辨率优于500fs;高速空间光场耦合调控模块: 最大扫描速度≥10rad/s、调控精度≤300nrad;空间结构分层制造软件;激光制造装备:复杂形貌结构深度起伏范围 1~500um、表面曲率变化误差≤5%、最大构件尺寸≥300mm;设备平均无故障工作时间≥1000 小时;与无表面微结构的构件相比，在不同构件上分别实现高温污染物残留重量减小≥50%，阻力系数减少≥15%，-15°C条件下延迟结冰时间>

　　50%;在航空航天、高铁等领域进行应用或验证。

　　研究内容:针对半月板损伤修复的需求，研发仿生异质性组织工程半月板支架设计及增材制造丝径挤出的精确控制方法;研发可降解组织工程支架增材制造过程在线监测及孔隙结构高精度制造技术;研究面向增材制造三维支架的干细胞精确分区接种、生长因子分区释放、模量分区调控和半月板功能重建等仿生异质性半月板构建技术;开展组织工程仿生半月板体外及大动物体内验证和评估，以及半月板支架与干细胞复合移植临床前研究,

　　考核指标:建立可降解支架材料挤出丝径的控制模型;仿生异质性半月板支架增材制造设备:成形尺寸≥100mmx100mmx50mm，成形精度≤±20um，挤出丝径误差

　　研究内容:研究超声振动等辅助能场作用下单晶合金、陶瓷基材料等激光高效去除机理,探索激光能场复合低损伤加工方法攻克多参量精确协同调控、轨迹规划、精确导航、在线监/检测等关键技术，开发激光复合能场自适应加工工艺与装备。

　　考核指标:激光复合能场制造 CAM 软:具有定位检测与加工导航功能，可实现复杂三维曲面构件的定位一监/检测一加工一体化;激光复合能场加工装备 2 套:平均无故障工作时间≥1000小时;微孔深径比≥25:1、最小孔径直径≤0.3mm、孔侧壁粗糙度 Ra≤0.8um，加工效率优于3 分钟/孔，重铸层≤1um;复杂构件表面特征结构加工尺寸精度≤5um; 建立相关工艺规范和标准在航空航天领域实现应用或验证。

　　研究内容: 针对高原高寒、南海岛礁、荒漠戈壁等特殊环境下装备现场应急救援、损伤抢修的重大需求，研究高效率区域打印增材制造形性调控技术，攻克增材制造微缺陷在线识别与飞秒激光精准去除、应急保障增材制造复杂精细构件的分级评价、高效率增材制造方舱的强机动性和强环境适应性设计与集成等关键技术，研制增材制造装备和成套工艺，并在特殊极端环境开展增材制造方舱系统的应用或验证。

　　考核指标: 增材制造装备: 成形效率相比单激光粉末床熔融提升 10倍以上(合金成形效率≥1kg/h),成形精度优于0.1mm,缺陷在线μm，平均无故障时间≥500 小时;捷方舱:尺寸不大于 7mx2.5mx2.5m，重量不大于6吨(含成形设备、后处理等)，“机动一工作”状态转换时间≤30 分钟;形成应急保障增材制造合金体系，零件疲劳寿命不低于锻件的 60%;在航空航天、地面特种装备维护保障实现应用验证，并通过 3500米以上高原、南海岛礁、高低温 (-45°C~55°C)等环境考核验证。

　　研究内容:研究氧化物、碳化物、氮化物等大尺寸特种陶瓷构件增材制造的材料组分一工艺一微结构一性能一体化设计方法;攻克高粘稠材料光固化及实时清理等多工艺复合成形关键技术，研制增材制造装备与成套工艺;建立多层、复杂内腔构件的三维结构特征尺寸精度检测方法及评价标准。

　　考核指标:特种陶瓷制造装备:成形尺寸不小于1000mmx1000mmx500mm，固化效率不小于0.5m2/min，多层陶瓷构件产品层数≥3，最小壁厚≤800um，最小孔径≤150um，表面粗糙度 Ra≤3um，尺寸精度优于±0.15mm，陶瓷构件三维测量精度优于 10m，平均无故障工作时间≥1000 小时;成形件高温变形量≤0.5%(1650°C),断裂韧性≥10MPa.m1/2，韦伯模数≥10;实现大型复杂特种陶瓷构件的制造，最大尺寸≥1000mm，在航空、航天、能源化工等领域实现应用或验证，制定相关国家、行业或团体技术标准≥5 项。

　　3.15 同质/异质合金复合材料构件激光能焊接技术与装备(共性关键技术类)

　　研究内容:针对大型铝基合金同质/异质构件焊接难题，研究大尺寸中厚壁铝基复合材料的焊缝增强相颗粒分布控制及匀化技术;攻克多源信号监测一分析一融合一处理的关键技术;开发反馈调节激光能量与填料送入量的一体化智能调控系统;研究基于智能化能一质协同控制的大尺寸中厚壁金属基复合材料接头性能保障技术;建立基于大数据的母材一焊缝焊后一体化处理策略;研发同质/异质构件焊接装备与成套工艺。

　　考核指标:激光智能焊接装备: 实现同质结构、异质结构的高强铝合金复合材料智能化焊接,焊件尺寸≥1m,熔深≥8mm时，接头气孔尺寸≤0.2mm，无焊接裂纹，设备平均无故障工作时间≥1000 小时;铝基复材同质结构接头弹性模量≥90GPa、接头强度 ≥350MPa; 铝基复材一铝合金异质结构接头弹性模量≥80GPa、接头强度≥300MPa; 接头延伸率均≥4%;相比其他方式，综合制造效能提升≥30%;在航空航天、汽车领域实现应用或验证。

　　研究内容:面向第三代半导体晶锭、晶圆高效高精度剥片/减薄加工需求，研究碳化硅等晶体材料激光诱导改质层区域裂纹扩展机制及形成规律;攻克像差校正的空间整形、内部高速切割与同步控制、分片等关键技术:开发涵盖化学机械研磨的高质量低损伤成套制造工艺;研制激光剥片/减薄制造装备。

　　考核指标: 内部高速切割与同步控制模块: 扫描位置精度≤1um;激光剥片/减薄制造装备: 最大加工直径≥200mm(碳化硅)最薄剥片/减薄厚度≤100um (碳化硅)，晶圆总厚度偏差≤20um(研磨前)，单片材料总损耗≤80um (研磨后 )，效率≤10 分钟/片(150mm)，设备平均无故障工作时间≥1000小时:在电子制造领域实现示范应用。

　　有关说明: 由企业牵头申报。亮点: 实现第三代半导体晶锭剥片效率提升3 倍、切口材料耗损降低大于 60%，晶圆产出增加30%。考核方式:分别采用激光和线mm 厚碳化硅晶进行剥片测试，对比剥片效率、材料耗损和晶圆产出。

　　研究内容:针对航天固体、液体、冲压发动机对高性能大型复杂构件的整体制造需求，开展大型弱刚度多筋构件轻量化设计及激光增材制造技术示范应用研究，攻克弱刚度约束条件下增材制造和后处理整体构件组织性能控制，构件抗变形结构优化、成形过程应力控制等关键技术，开发弱刚度多筋构件的质量评价与考核验证技术。

　　考核指标:一体化制造零件尺寸最大直径≥1000mm，最小壁厚≤1.5mm，最大变形量≤1.5mm，非加工表面粗糙度 Ra≤3.2um;相比传统制造工艺，增材制造构件一体化设计和制造后，零件数量减少≥30%，结构刚度提升≥30%，减重≥20%，制造周期缩短≥50%，成本降低≥30%; 构件力学性能达到同牌号锻铸件标准，力学性能离散度≤5%;形成航天领域增材制造设计、加工、检测标准规范不少于 10 项;并在 5 种以上航天动力装备构件制造上实现应用示范，不少于 2 种通过热试车考核。

　　有关说明: 由企业牵头申报。亮点:实现尺寸大于 1 米的航天发动机高性能大型弱刚度复杂构件的高精度整体制造。考核方式:选取航天发动机 1 米以上典型构件进行优化设计和制造，分别采用传统制造方式和增材制造方式进行制造工艺设计，并采用增材制造对典型零件进行制造，对比零件全流程制造完成后，采用传统制造和增材制造流程所制造的零件重量、数量、制造周期制造成本差异，对零件性能进行测试评价，按照装机要求进行零件力学性能考核测试。

　　研究内容:针对航天航空等领域高端装备对功能构件多品种、变批量、短周期规模化增材制造的迫切需求，攻克成形过程多参量检测与调控、功能构件快速响应批产工艺优化、柔性成形舱设计等关键技术,研制面向规模化生产的定制化增材制造设备构建面向规模化快速响应生产的高柔性分布式智能生产网络。

　　考核指标: 批量制造的航天航空功能结构产品构型种类 ≥15 类，不少于5 类产品通过装机考核，不少于1类产品经过飞行试验验证，产品装机数量≥1000 件;相比传统工艺，工艺开发时间缩短 ≥50%，制造效率提升≥50%，粉末利用率提升≥30%;定制化增材制造设备: 构件力学性能偏离度≤3%，尺寸偏差波动≤10%，不同零件换产时间≤2h，平均无故障运行时间≥2000h;分布式智能生产网络节点数量≥3 个，包含增材制造设备数量≥50台。

　　有关说明:由企业牵头申报。亮点: 建立国内首个分布式功能结构一体化零件增材制造生产线。考核方式: 选取航天航空飞行器典型关键功能结构零件进行考核测试，按照批产要求进行批量化制造，与传统小批量制造进行对比，对比工艺开发时间、零件制造效率、力学性能偏离度、尺寸偏差波动等;采用 5 类典型构件，在建立的智能生产线上进行功能结构零件换产时间考核。

　　研究内容: 面向军民用重大装备不可拆卸结构的现场高性能修复需求，研究原位激光熔锻修复层组织、缺陷和应力的控制方法，开展复杂环境双激光联动、激光熔覆沉积与冲击强化工艺匹配优化、原位修复结构应力重构与疲劳寿命评估等技术研究，研制移动式激光熔锻修复装备。

　　考核指标: 移动式激光熔锻原位修复装备:双激光现场光纤传输距离≥20m，修复效率≥300cm/h，设备现场展开时间≤2h平均无故障工作时间≥1000h; 合金、合金钢等修复件的表面最大残余压应力≥屈服强度的30%,与常规单一激光熔覆修复相比，疲劳寿命提升≥30%;修复件应力重构误差≤20%，疲劳寿命预测误差在 2 倍分散带以内;在航空航天、能源动力领域现场原位修复实现应用示范。

　　有关说明:由企业牵头申报。亮点:研制移动式激光熔锻原位修复装备，实现航空航天、能源动力领域不可拆卸或难拆卸构件的现场原位修复。考核方式: 在机场对飞机机体内的构件进行不拆卸修复，在外场对石油化工管道进行不拆卸修复，考核修复效率和设备现场展开时间，修复后，将零件拆卸，对修复区域的疲劳寿命进行考核。

　　研究内容:面向人口老龄化加剧以及患者对膝关节置换的需求，研究基于 CT 和磁共振多模态融合的个性化人工膝关节AI辅助快速设计、产品与手术快速虚拟验证等技术，开发高适配人工膝关节增材制造组织强韧化调控与评价技术，开展手术中关节适配性、覆盖率、下肢力线及关节功能等医工交互验证。

　　考核指标:增材制造高适配人工膝关节在临床应用中的切骨面覆盖率>

　　95%，股骨和胫骨假体延伸率>

　　18%，通过 1000 万次10 赫兹>

　　4000N 加载的疲劳测试;个性化高适配人工膝关节手术>

　　300 例、标准全膝置换对照 ≥300 例;发布个性化全膝置换临床路径、诊疗专家共识、手术操作规范、快速康复专家共识:面向增材制造的 AI辅助快速产品设计、产品和手术虚拟验证软件;制定激光增材制造工艺、个性化人工膝关节设计、临床医工交互验证标准>

　　5 项;增材制造高适配人工膝关节获三类医疗器械注册证。

　　有关说明: 由企业牵头申报。亮点: 增材制造个性化高适配人工膝关节获三类医疗器械注册证，并实现批量临床手术应用考核方式: 选取典型膝关节治疗病例，进行高适配人工膝关节增材制造，对制造假体进行力学性能测试;通过病历报告，临床手术报告对临床手术应用进行考核验证。

　　研究内容:面向复杂型面车身覆盖件精密切割需求，开展切割误差产生机理和控制方法研究，攻克新型 8 轴结构设计和运动轨迹控制等关键技术,研发囊捌豹滨三维光纤激光切割头及专用控制系统，研制适用于复杂型面汽车结构件的三维激光切割装备。

　　考核指标:新型8 轴联动 (3+2+1+2)三维光纤激光切割装备:单机工作范围≥6000mmx1500mmx700mm，移动轴定位精度≤0.06mm、速度≥110m/min，旋转轴定位精度≤0.02°、速度≥90r/min，切割尺寸精度≤0.06mm/100mm，切口表面粗糙度 Ra≤6.3um，设备平均无故障工作时间≥1000h;应用于复杂型面车身覆盖件精密切割。

　　4.7 高深径比玻璃通孔激光高效制造技术 (应用示范类，科技型中小企业项目)

　　研究内容:面向电子制造和医疗领域中器件和微系统研制对小直径、高深径比、高质量玻璃通孔的高效率制造需求，研究超快激光诱导玻璃改性、变性区域选择性化学刻蚀等方法;开发超快激光微孔加工时空整形功能模块；研制基于飞秒激光诱导变性的玻璃、微晶玻璃微孔刻蚀工艺与装备。

　　考核指标：超快时空整形、金年会体育在线 类关键模块；超快激光诱导玻璃刻蚀微孔装备：可制备圆、方孔和不规则形状的高密度微孔，最大深径比≥100:1，最小孔径≤5μm，锥度 0.1°~30°可控；加工效率≥5000 孔/秒；应用于电子制造或医疗领域，销售数量≥20 台。

　　4.8 飞秒激光加工超高温光纤压力传感器（应用示范类，科技型中小企业项目）

　　研究内容：面向高性能超高温压力传感器的制造需求，开展超高温蓝宝石光纤微腔、微膜、微表面等的飞秒激光加工研究，攻克飞秒激光加工在线成型和批量加工关键技术，开展飞秒激光加工超高温压力传感器综合性能评估研究。

　　考核指标：光纤微腔、微膜、微表面的加工尺寸精度优于1μm、表面粗糙度优于 Ra0.1μm；光纤压力传感器：压力量程 0~30MPa，准确度 2%FS，耐加速度冲击大于 40g；在航空、航天、航海、新能源等领域实现应用。

　　研究内容：针对传统激光粉末床熔融增材制造在具有空腔和悬空结构的零件制造时存在辅助支撑结构多、后处理工艺复杂等问题，金年会体育研究低应力、无支撑结构的金属激光粉末床熔融增材制造技术；研究铺粉过程对成形构件姿态的影响机制、小角度下表面和悬垂面成形控制技术，发展无支撑增材制造的质量控制技术；研制无支撑激光粉末床熔融增材制造装备和成套工艺。

　　考核指标：无支撑激光粉末床熔融增材制造装备：实现不小于 200mm×200mm×200mm 复杂结构零件制造，成形精度≤±0.1mm；无支撑制造下表面与水平面夹角≤10°，表面粗糙度 Ra≤6.3μm；应用于航空或航天等领域。

　　（3）项目申报书（包括预申报书和正式申报书，下同）内容与申报的指南方向相符。

　　（1）项目（课题）负责人应为 1963 年 1 月 1 日以后出生，具有高级职称或博士学位。

　　（2）青年科学家项目负责人应具有高级职称或博士学位，男性应为 38 周岁以下（1985 年 1 月 1 日以后出生），女性应为 40周岁以下（1983 年 1 月 1 日以后出生）。

　　（3）受聘于内地单位的外籍科学家及港、澳、台地区科学家可作为项目（课题）负责人，全职受聘人员须由内地聘用单位提供全职聘用的有效材料，非全职受聘人员须由双方单位同时提供聘用的有效材料，并作为项目预申报材料一并提交。

　　（4）参与重点专项实施方案或本年度项目指南编制的专家，原则上不能申报该重点专项项目（课题）。

　　（5）诚信状况良好，无在惩戒执行期内的科研严重失信行为记录和相关社会领域信用“黑名单”记录。

　　（6）中央和地方各级国家机关的公务人员（包括行使科技计划管理职能的其他人员）不得申报项目（课题）。

　　（3）诚信状况良好，无在惩戒执行期内的科研严重失信行为记录和相关社会领域信用“黑名单”记录。

　　4. 本重点专项指南规定的其他形式审查条件要求青年科学家项目不再下设课题，项目参与单位总数不超过 3 家。