弗劳恩霍夫协会和皇家墨尔本理工大学的研究人员展示了一种在金属增材制造过程中直接控制部件晶粒结构的新方法。

这项工作在专注于激光定向能量沉积的UltraGRAIN研究项目内完成，该项目已于2026年2月25日在德累斯顿举行最终合作伙伴会议后结束。

该项目旨在开发一种可在制造过程中直接定制微观结构的可扩展方法，以应对金属增材制造中长期存在的微观结构控制挑战。

UltraGRAIN项目探索了在生产过程中影响晶粒形成的方法，其采用脉冲激光在沉积过程中非接触式地激发熔池，这一技术可适应复杂几何形状并与工业设备兼容。

据研究团队称，该脉冲激光方法可以集成到现有的激光基DED系统中，并且比早期探索的超声波技术具有更好的可扩展性。

在演示部件上的测试表明，该方法可以显著细化打印金属部件的晶粒结构，在某些情况下晶粒尺寸减小了高达75%。

这种控制水平使工程师能够在生产过程中于部件内部创建局部优化的区域。

弗劳恩霍夫IWS将脉冲激光熔池激发技术集成到DED系统中并进行了验证，而弗劳恩霍夫IAPT则为具有局部变化微观结构的部件开发了分割、路径规划和参数分配方法。

皇家墨尔本理工大学则贡献了多尺度建模和基于仿真的工艺设计。

UltraGRAIN框架将数字模型与增材制造流程联系起来，实现了仿真驱动的工艺设计，旨在加速将微观结构受控的增材制造技术转化为工业应用。

该方法可应用于航空航天、机械工程、能源技术、涡轮机械、汽车制造以及模具制造等领域，以生产具有局部优化微观结构的部件。

该研究联盟已在多个国际会议上介绍了项目成果，并于2025年12月签署了谅解备忘录，以支持未来在先进制造领域的研究和技术转移活动。