全球領先！東莞理工學院團隊突破性試驗成功！

近日，東莞理工學院3D打印與智能制造研究中心金屬增材制造團隊在中國散裂中子源工程材料中子衍射譜儀上，成功開展了電弧熔絲增材制造原位打印試驗，破解了傳統監測技術無法在3D打印過程中實時捕捉材料內部動態變化的行業難題。

此次試驗主要由我校張麗娟教授團隊承擔，是國內首次將電弧熔絲增材制造技術與中子散射表征平臺結合的試驗，標志著我國在金屬3D打印原位觀測與機理研究領域邁出關鍵一步。

本次試驗為廣東省重大應用基礎研究項目“高性能金屬增材制造材料與工藝的應用基礎研究”的課題三“超常凝固及固態相變行為與顯微組織形成機理研究”的核心內容。

電弧熔絲增材制造技術因高效率、低成本、適用于大尺寸復雜構件制造等優勢，在高端裝備領域具有廣闊應用前景。而在逐點逐層的增材制造過程中，材料經歷快速加熱和冷卻，多次反復熱循環，其微觀組織和應力狀態會發生很多變化。但在常規檢測和表征實驗中，只能看到變化的最終結果，無法了解具體變化過程，制約了工藝優化與性能提升。

該課題聚焦高強鋼和鋁合金等重要工程合金的電弧熔絲增材制造設備、材料和工藝研究，對材料成形過程中的組織形成和演變、應力狀態、性能的影響規律進行深入系統的研究。項目成果對大尺寸、高性能復雜構件的精準制造，解決核心技術瓶頸問題提供全新解決方案，并為增材制造超常凝固機理研究提供有力的實驗驗證。

經過兩年多的努力，3D打印與智能制造研究中心首席科學家張麗娟教授帶領團隊，攻克了原位打印與中子探測協同、極端環境下工藝穩定控制等多項設備和技術難題，并獲得了散裂中子源工程材料譜儀團隊的大力支持。雙方在專用打印設備研制、試驗方案設計、設備參數調試、中子探測數據校準等關鍵環節深入協作，成功將增材制造設備與工程材料譜儀精準適配，構建了全球領先的增材制造原位研究平臺，為試驗奠定重要基礎。

在試驗中，張麗娟教授團隊借助散裂中子源強大的穿透能力和高分辨率探測優勢，創新性地實現了電弧熔絲增材制造過程中材料微觀結構演化的實時、動態觀測。這種“制造-表征”一體化的研究模式，打破了傳統增材制造研究中“打印后檢測”的局限，為精準揭示工藝-結構-性能關聯機制提供了直接的實驗依據。

此次突破性試驗，是粵港澳大灣區重大科技基礎設施與高校創新團隊高效協同創新的生動實踐，既彰顯了東莞理工學院在增材制造領域的科研實力，也體現了跨機構合作在前沿科技攻關中的重要價值。試驗成果將為大尺寸、高性能復雜構件的精準制造提供核心技術支撐，同時為我國增材制造技術從“經驗優化”向“科學設計”轉型奠定重要基礎。未來，張麗娟教授團隊將繼續深化與散裂中子源工程材料譜儀的合作，拓展原位表征在多材料增材制造、極端環境適配等方向的應用，持續引領增材制造技術創新發展。

東莞理工學院3D打印與智能制造研究中心創建于2016年，張麗娟教授擔任首席科學家。目前已經建立了一支理論基礎雄厚、實操能力強大、科研作風嚴謹的增材制造研究團隊，成員來自我校科技創新研究院、機械工程學院、材料科學與工程學院、卓越工程師學院（創新創業學院）等。

2020年底，團隊與東莞材料基因高等理工研究院、北京航空航天大學、香港大學聯合申報廣東省基礎與應用基礎項目“高性能金屬增材制造材料與工藝的應用基礎研究”，張麗娟教授代表東莞理工學院團隊擔任課題三“超常凝固及固態相變行為與顯微組織形成機理研究”的負責人。

五年來，項目團隊發表SCI論文21篇，申報發明專利17件，培養博士后、博士和碩士研究生19名。開發增材制造設備4臺（套），開發和集成在線監測、在線檢測附屬裝置4套。其中包括本次用于散裂中子源工程材料譜儀的原位打印過程研究的設備，其設計、制造、安裝均由課題組主導完成。

文字來源 | 科技創新研究院3D打印與智能制造研究中心金屬增材制造團隊

圖片來源 | 宣傳部

圖文編輯 | 周渝健

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