東莞理工學(xué)院3D打印與智能制造研究中心在金屬增材制造領(lǐng)域取得重大突破。該中心金屬增材制造團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)散裂中子源工程材料中子衍射譜儀團(tuán)隊(duì)，首次實(shí)現(xiàn)了電弧熔絲增材制造過程的原位實(shí)時(shí)觀測(cè)，成功破解了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)無法捕捉材料內(nèi)部動(dòng)態(tài)變化的行業(yè)難題。這一成果標(biāo)志著我國(guó)在金屬3D打印原位觀測(cè)與機(jī)理研究領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

研究團(tuán)隊(duì)由首席科學(xué)家張麗娟教授領(lǐng)銜，通過將電弧熔絲增材制造技術(shù)與中子散射表征平臺(tái)創(chuàng)新結(jié)合，構(gòu)建了全球首個(gè)增材制造原位研究平臺(tái)。該平臺(tái)突破了原位打印與中子探測(cè)協(xié)同、極端環(huán)境工藝穩(wěn)定控制等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了增材制造設(shè)備與工程材料譜儀的精準(zhǔn)適配。試驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)利用散裂中子源的高穿透性和高分辨率探測(cè)優(yōu)勢(shì)，首次在制造過程中實(shí)時(shí)觀測(cè)到材料微觀結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演化過程。

這項(xiàng)突破性研究屬于廣東省重大應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目"高性能金屬增材制造材料與工藝的應(yīng)用基礎(chǔ)研究"的核心內(nèi)容。項(xiàng)目聚焦高強(qiáng)鋼、鋁合金等工程合金的增材制造工藝，系統(tǒng)研究了材料成形過程中的組織演變規(guī)律、應(yīng)力狀態(tài)變化及其對(duì)性能的影響機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的專用原位打印設(shè)備，從設(shè)計(jì)到安裝均由課題組自主完成，為試驗(yàn)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

與傳統(tǒng)"打印后檢測(cè)"模式不同，該研究開創(chuàng)的"制造-表征"一體化模式，能夠?qū)崟r(shí)獲取材料在快速加熱冷卻循環(huán)中的微觀組織變化數(shù)據(jù)。這種創(chuàng)新研究方法為優(yōu)化工藝參數(shù)、提升制造精度提供了直接實(shí)驗(yàn)依據(jù)，有望推動(dòng)增材制造技術(shù)從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向科學(xué)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型。研究團(tuán)隊(duì)已與散裂中子源工程材料譜儀團(tuán)隊(duì)建立深度合作機(jī)制，將持續(xù)拓展原位表征技術(shù)在多材料體系、極端環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用。

東莞理工學(xué)院3D打印與智能制造研究中心成立于2016年，現(xiàn)已組建跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，成員來自機(jī)械工程、材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)院。自2020年承擔(dān)廣東省基礎(chǔ)研究項(xiàng)目以來，團(tuán)隊(duì)已發(fā)表SCI論文21篇，申請(qǐng)發(fā)明專利17項(xiàng)，培養(yǎng)高層次人才19名，并成功開發(fā)4套專用增材制造設(shè)備及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。此次突破性成果是粵港澳大灣區(qū)科技基礎(chǔ)設(shè)施與高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)協(xié)同創(chuàng)新的典范，為解決大尺寸復(fù)雜構(gòu)件制造難題提供了核心技術(shù)方案。