哈工大联合上海航天设备制造总厂申请搅拌摩擦同轴增减材复合加工专利

近日，国家知识产权局公开信息显示，哈尔滨工业大学与上海航天设备制造总厂有限公司联合申请了一项增材制造领域的重要专利：

"一种搅拌摩擦同轴增减材复合加工制造装置及方法"（公开号：CN120095308A），申请日期为2025年1月。

拟破解行业痛点

传统增减材复合工艺普遍采用"先增材后减材"的加工方案，存在设备复杂、加工工序繁多、生产周期冗长等问题。

针对这一行业痛点，该专利提出了创新的同轴增减材复合加工技术方案。

搅拌摩擦固相增材过程中材料不涉及金属化，是从“固相”到“固相”的直接沉积，这为搅拌摩擦增材制造技术与减材制造技术同轴化提供了可能。

专利提到：

航天制造业不仅是国家制造业实力的重要体现，也是国家科技创新、经济发展以及国防安全的重要支撑。随着航天技术的不断发展，在增材制造等新兴技术的普遍推广下，航天制造业正逐渐进入一个新的时代。

传统模具制造周期长、成本高且成形后变形控制难度极大，而增材制造可以直接从设计文件中打印出物理模型，将精密“控形”和高性能“控性”相结合制备复杂结构构件，增材制造技术提供了前所未有的设计自由度和制造精度使得航天器部件不仅可以具备复杂的结构，还能够在极端环境下表现出优异的性能。

但是增材制造的构件通常会有较大的层间缝隙和表面不平整问题，表面精度差，对于一些要求精密配合或光滑表面的结构件来说，无法满足需求。

要借助减材加工技术进一步提高表面光洁度。同时进行减材加工有助于去除材料的缺陷、应力集中或组织不均匀部分，从而提高构件的整体机械性能和可靠性。

但是先增材后减材的加工方案使得构件加工工序变多，加工周期变长，增加了时间和人力成本，生产效率较低。

普遍的增减材复合工艺多为两个主轴协同工作，待增材主轴完成构件的“打印”后，减材主轴进行构件的精密加工，这对设备的设计、功能、稳定性和精度提出了较高要求。

本发明为解决现有的增减材复合工艺一般采用先增材后减材的加工方案,设备复杂目构件加工工序变多，加工周期变长，增加了时间和人力成本，生产效率较低的问题，进而提出一种搅拌摩擦同轴增减材复合加工制造装置及方法。

技术架构简要解析

专利技术的核心在于巧妙的同轴集成设计。

装置主要包括搅拌摩擦增材制造模块、减材模块、侧壁支撑模块，以及静止轴套和固定支架等关键部件。

具体而言，搅拌摩擦增材制造模块集成了搅拌工具、静止轴肩和丝材供给系统。

其中，搅拌工具、侧壁支撑模块和静止轴肩按照由内至外的顺序依次布置，丝材通过静止轴肩和侧壁支撑模块精确输送至搅拌工具的切削部位。

静止轴肩上端与静止轴套下端实现牢固连接，而减材模块则通过固定支架与静止轴套相连。

应用前景广阔

根据专利文件，该技术适用于铝合金、镁合金、铜合金、钛合金及复合材料等多种金属材料的一体化成形制造，为航天制造领域功能化、轻量化及一体化复杂结构件的制备提供了更为灵活高效的解决方案。

通过实现增减材同轴复合加工，该技术有望显著降低增减材复合加工工艺对设备的要求，简化加工工序，缩短生产周期，提升制造精度和生产效率。