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西安交通大学科技成果——增材制造（3D打印）技术

团队简介

西安交通大学自1993年开始增材制造（3D打印）技术研究，是

国内最早开展增材制造技术研究的单位之一。经过二十年的发展，西

安交通大学形成了多种增材制造工艺和装备，建立了以快速制造系统

为特色工程应用的研究队伍，产生了以卢秉恒院士为学术带头人的

“增材制造”教育部创新团队。研究团队依托机械制造系统工程国家

重点实验室（西安交通大学）开展基础研究，在高分子材料、金属、

陶瓷、复合材料、智能材料的增材制造等方面取得进展，多项技术成

果处于国内领先、国际先进水平。为推动3D打印技术的产业化，在

2000年成立“教育部快速成形制造工程研究中心”（市场经营主体为

陕西恒通智能机器有限公司），2007年成立“快速制造国家工程研究

中心”（市场经营主体为西安瑞特快速制造工程研究有限公司）。建立

了一套支撑产品快速开发的快速制造系统，研制、生产和销售16个

型号的激光快速成型设备、快速模具设备及三维检测设备。同时开展

快速原型制作、快速模具制造以及逆向工程服务。产品在全国各院校、

汽车、电器等企业销售应用十多年，客户近万家。近年协助政府和企

业在多个地区成功建立产学研结合的推广基地、快速成形制造服务制

造中心。通过企业化运作，目前在全国已建立创新服务平台20多家，

创新人才培养基地近10家，

为2000多家企业提供新产品创新创意设计及快速制造服务。通

过近二十年的技术研发与推广应用，设备用户遍布医疗、航空航天、

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汽车、军工、模具、电子电器、造船等行业。此外，还积极拓展国际

市场，相关设备销售到印度、俄罗斯、肯尼亚等国家，成为具有国际

竞争力的快速成形设备制造单位。2016年工业与信息化部批准在西

安成立国家增材制造创新中心，中心联合国内主要科研与产业化优势

单位开展共性技术研究和产业化孵化作用。

西安交通大学在增材制造方面获得国家科技进步二等奖1项，国

家技术发明二等奖3项，省部级一等奖4项，在增材制造领域获得发

明专利400余项。以下为本研究团队的近年来的研究成果。

团队项目

（1）航空发动机空心涡轮叶片的型芯型壳一体化快速精铸技术

空心涡轮叶片是航空发动机、大型舰艇发动机、重型燃气轮机等

核心关键部件，被誉为“皇冠上的明珠”，其制造技术是我国“两机”

重大专项核心技术之一，因技术难度大、发展起步晚、国外封锁严等，

成为制约航空发动机和燃气轮机提升的技术瓶颈。

西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室将3D打印技术

和成熟的精密铸造技术融合，发明了航空发动机高温合金叶片型芯型

壳一体化的快速精铸技术。该技术可显著提升复杂叶片的制造能力、

大幅缩短叶片制造的工艺路线、大幅降低制造对叶片设计的限制，对

我国航空发动机制造体系和研制体系能力的提升具有重大的革新意

义。目前在国家项目支持下，研究团队已攻克了该技术的关键难题，

形成了完备的技术体系，建成了小批量生产线，具备了服务于我国先

进航空发动机创新设计的能力。

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航空发动机空心涡轮叶片的快速精铸的技术原理如图1所示。以

CAD数字数据直接驱动，利用光固化3D技术成形制造高精度复杂内

腔的树脂原型，采用凝胶注模方法将陶瓷浆料一次贯注成型，冷冻干