國產大尺寸攪拌摩擦焊固相增材3D打印，航天工程裝備（蘇州）亮相2025 TCT亞洲展

導讀：2025年TCT亞洲展于2025年3月17日盛大開幕，南極熊對展會進行直播和報道。在本次展會上，航天工程裝備（蘇州）有限公司（以下簡稱“AEE”）展出了自研的攪拌摩擦固相增材技術（AFSD）。

航天工程裝備（蘇州）有限公司（以下簡稱“AEE”）隸屬于中國航天科技集團有限公司第八研究院，是上海航天設備制造總廠有限公司的控股子公司憑借其在攪拌摩擦焊領域的深厚積累和技術創(chuàng)新，將攪拌摩擦焊技術創(chuàng)新性地應用于增材制造領域，開發(fā)出攪拌摩擦固相增材技術（AFSD），為金屬增材制造開辟了一條全新的道路。

技術原理

攪拌摩擦固相增材技術（AFSD）是一種基于固態(tài)連接的增材制造工藝，它通過旋轉工具對金屬材料進行局部塑性變形，并在壓力作用下進行層層堆積，實現高致密度的金屬結構制造。與傳統(tǒng)熔融型增材制造不同，AFSD工藝避免了材料的熔化過程，減少了冶金缺陷，提高了材料的力學性能。

AFSD技術的核心在于攪拌摩擦焊（FSW）原理，即通過高速旋轉的工具在金屬表面施加局部摩擦熱，使金屬處于高塑性狀態(tài)，然后通過機械攪拌作用實現材料的均勻連接。這一過程不僅能夠有效避免熔融金屬凝固時產生的微裂紋，還能保持材料的細晶組織，提高零件的耐疲勞性能和延展性。

技術優(yōu)勢

相比傳統(tǒng)金屬增材制造技術，AFSD 具有以下顯著優(yōu)勢：

1. 無熔化制造，降低殘余應力。AFSD 采用固態(tài)堆積方式，使得制造過程始終處于低溫塑性變形狀態(tài)，從根本上避免了傳統(tǒng)熔融工藝中因溫度梯度大而產生的殘余應力問題。這一特性極大地提高了制造零件的尺寸穩(wěn)定性和服役壽命。

2. 高致密度、無冶金缺陷。由于 AFSD 避免了熔融與凝固過程，材料內部不會出現氣孔、偏析、熱裂紋等常見冶金缺陷，使得最終零件的致密度接近 100%，機械性能優(yōu)于傳統(tǒng)鑄造和焊接零件。

3. 細晶組織，提高力學性能。在摩擦攪拌過程中，材料會經歷動態(tài)再結晶，形成超細晶組織。研究表明，AFSD 制造的金屬零件相比傳統(tǒng)熔融增材制造工藝，屈服強度和抗拉強度可提高 10%-30%，且斷裂延展率更高，特別適用于高性能結構件的制造。

4. 適用于難加工合金材料。AFSD 技術能夠加工多種高性能金屬材料，包括鋁合金、鈦合金、不銹鋼、高溫合金等，特別適用于傳統(tǒng)工藝難以成形的合金，如航空航天領域常用的 2219 鋁合金、TC4 鈦合金等。這使得 AFSD 在高端制造領域具有廣闊的應用前景。

5. 綠色環(huán)保、能耗低。AFSD 由于采用固態(tài)加工方式，減少了高能激光或電子束的使用，能耗比熔融型增材制造降低 30%-50%。此外，該技術基本無煙塵和有害氣體排放，更符合綠色制造的發(fā)展趨勢。

△固相增材制造VS主流熔化增材制造

從上述對比中可以看出，攪拌摩擦固相增材技術在增材效率、可增材材料、增材原料及成本、缺陷控制和構件性能等方面都具有顯著的優(yōu)勢，這使得它在高端裝備制造領域具有廣闊的應用前景。

本次展出的攪拌摩擦固相增材設備

航天工程裝備針對不同的應用需求，開發(fā)了多種型號的攪拌摩擦固相增材設備，包括：攪拌摩擦固相增材工作站、橋式動龍門攪拌摩擦固相增材設備、

該工作站是針對高校及科研院所開發(fā)的全新固相增材設備，具備全防護鈑金護罩，設備結構緊湊，占地面積小，可實現增材過程全參數監(jiān)控，能夠滿足廣大科研工作者的設備需求。

設備特點：

●配備高性能電主軸，可進行多類型金屬的固相增材制造。
●增材過程溫度、扭矩及壓力的在線實時監(jiān)測。
●數據采集及可視化。
●模塊化設計。
●宜人化人機界面。

應用前景與行業(yè)影響

AFSD 技術的成功應用，使得金屬增材制造在多個領域展現出廣闊的市場潛力，相較于鑄造、鍛造等制造方法，攪拌摩擦固相增材在特定場景下（如鋁合金異形件等）具備效率、性能和成本優(yōu)勢。攪拌摩擦固相增材與傳統(tǒng)制造工藝形成優(yōu)勢互補，可以解決傳統(tǒng)制造工藝存在的制備周期長、設備投資大、質量不滿足要求、高能耗等問題，具備輕質合金結構件高效率、高質量、短流程制造的成本優(yōu)勢。產品與服務應用領域覆蓋航空航天、船舶、汽車、電子、能源及科學研究等。

結語

航天工程裝備(蘇州)有限公司的攪拌摩擦固相增材技術，以其獨特的固態(tài)制造方式，成功解決了傳統(tǒng)金屬增材制造的諸多技術瓶頸，為高性能金屬零件制造提供了全新的解決方案。未來，隨著該技術的進一步發(fā)展和應用推廣，AFSD 有望成為金屬增材制造領域的重要突破口，為航空航天、高端裝備制造等行業(yè)帶來革命性的變革。