西安交通大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)者梅雪松教授帶領(lǐng)的激光精密制造與智能機(jī)器人團(tuán)隊(duì)，面向航天復(fù)雜曲面的結(jié)構(gòu)功能一體化部件大尺寸表面功能圖案精細(xì)制造、航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件功能圖案表面完整性制造、航空發(fā)動(dòng)機(jī)陶瓷型芯/葉片修理及功能結(jié)構(gòu)復(fù)合制造等6類典型復(fù)雜構(gòu)件的需求，結(jié)合團(tuán)隊(duì)在激光加工工藝開發(fā)、自動(dòng)化裝備制造、光機(jī)電協(xié)同控制等方面的研究?jī)?yōu)勢(shì)，自主開發(fā)了6類復(fù)雜構(gòu)件表面激光精細(xì)制造工藝與系列裝備，將填補(bǔ)我國(guó)在航空航天制造領(lǐng)域的多項(xiàng)空白。
團(tuán)隊(duì)成員探索激光參量及光束掃描特性對(duì)典型材料的作用機(jī)制科學(xué)問題，采用理論研究與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法開展了激光束路徑規(guī)劃及高速掃描、裝備在線監(jiān)測(cè)與補(bǔ)償、特征三維檢測(cè)與識(shí)別、光機(jī)電協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)的研究，并對(duì)激光多元參量調(diào)控機(jī)制展開深入研究。另外還研究了光束掃描特性控制策略的方法，發(fā)現(xiàn)了典型材料光致特性變化規(guī)律及其與激光作用機(jī)理、去除等結(jié)論，取得了以下代表性創(chuàng)新成果：
1）目前已完成所有專用激光工藝開發(fā)：針對(duì)航天石英材料表面圖案制造，完成三維模型建立、精細(xì)加工工藝參數(shù)研究，進(jìn)行了平面大面積加工實(shí)驗(yàn)，可滿足項(xiàng)目要求；針對(duì)航天器薄膜材料表面圖案制造，確定最優(yōu)加工方式為線光斑定點(diǎn)刻蝕；針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件激光標(biāo)印，確定采用飛秒激光打孔標(biāo)印，可實(shí)現(xiàn)100%識(shí)別；針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯激光修理，確定采用高重頻皮秒超快激光，得到毛刺飛邊激光修理參數(shù)；針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)陶瓷復(fù)合材料飛秒激光加工，得到了高質(zhì)量微槽激光加工方案，微槽尺寸一致性明顯提高；得到了無重鑄層氣膜孔高效加工工藝，可實(shí)現(xiàn)渦輪葉片整體氣膜孔加工。
2）在專用激光制造裝備制造方面，目前已完成典型構(gòu)件圖案皮秒激光精細(xì)制造裝備制造，正在進(jìn)行設(shè)備聯(lián)調(diào)；飛秒激光表面完整性標(biāo)印裝備、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片陶瓷型芯皮秒激光修理裝備、航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料熱端部件飛秒激光修型裝備均已完成整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，正在進(jìn)行零部件生產(chǎn)與組裝中；渦輪葉片氣膜孔激光復(fù)合加工裝備已完成研制和示范應(yīng)用，已交付用戶。
上述系列激光制造技術(shù)與裝備的自主開發(fā)必將解決我國(guó)航空航天構(gòu)件表面高品質(zhì)制造技術(shù)瓶頸，突破國(guó)外技術(shù)封鎖，為我國(guó)新型航天器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制提供關(guān)鍵制造技術(shù)。
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