华科大发布RLAM增材制造系统 大尺寸非金属复材技术领跑全球

近日，华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室牵头的湖北省“尖刀”技术攻关项目 “非金属材料激光增材制造工艺与设备”取得里程碑式突破。其自主研发的连续纤维增强复合材料激光增材制造（RLAM）工程化样机完成总装验证，成功实现 2 米级复杂构件一体化打印，成形尺寸达到美国 Markforged FX20 等国际同类设备的 4 倍，标志着我国在大尺寸非金属复合材料增材制造领域实现从 “跟跑” 到 “领跑” 的跨越，为航空航天、海洋装备等高端制造提供了自主可控的材料与工艺解决方案。

在高端装备轻量化升级浪潮中，连续纤维增强复合材料因兼具轻质高强、耐腐蚀等优势，成为理想的金属替代材料，但其增材制造长期面临 “尺寸受限、性能不足”的全球技术瓶颈。2023年，“3D打印用耐高温纤维树脂材料及其同步固化工艺”被我国列入《中国禁止出口限制出口技术目录》，凸显了该技术的重要战略价值。

华中科大研发团队通过“激光加热/辊压增强+机器人”协同，实现连续纤维复合材料的一体化成形。配合自主研发的专用 CAM 工具与数控系统，犹如“智能裁缝”般逐层铺设并压实碳纤维预浸丝：激光瞬时加热确保材料充分融合，辊轮即时施压增强层间结合；机器人通过随形连续轮廓跟踪突破了传统模压、热压罐等工艺在纤维取向设计上的限制。凭借这些优势，RLAM 不仅可快速制造复杂曲面一体化构件，还能显著提升层间结合强度，为大尺寸复材结构的轻量化与高性能制造开辟了新路径。在保证强度的前提下，所制备构件重量比铝合金轻30%以上，可满足航空航天与高速无人机对大尺寸、轻量化、一体成型结构的迫切需求。

据悉，该成果多项应用测试数据彰显技术优势，在中国航天三江集团的验证中，RLAM 制造的飞行器罩壳减重 44%，强度提升 25%，顺利通过极端温度、振动冲击等严苛测试；在海洋装备领域，其研制的潜艇螺旋桨样件实现 15% 的推力提升与 5dB 的噪音降低，全尺寸产品即将进入打印阶段。

相较于国际同类技术，RLAM 系统不仅在成形尺寸上实现数量级突破，更通过纤维路径优化技术提升了构件力学性能的可设计性，填补了大尺寸复杂复材构件一体化制造的行业空白。这种 “大尺寸 + 高性能 + 轻量化” 的三重优势，为高端装备减重降耗与性能升级开辟了新路径。

项目负责人指出，未来研发团队还将推出陶瓷基复合材料版本，构建“复材—陶瓷”双工艺平台，进一步拓展至航空航天、海洋装备等关键领域，为我国高端制造业提供整体增材制造解决方案。

华中科技大学非金属增材团队长期聚焦增材制造、复合材料成形等前沿方向，建了从材料设计、工艺研发到设备制造的全链条创新体系，其研发的多项技术已应用于大国重器制造，为我国高端装备自主化发展注入强劲动力，是湖北打造全国先进制造创新策源地的核心力量。

通讯员：姜胜来