增材制造

 

    重點解決增材制造領域微觀成形機理、工藝過程控制、缺陷特征分析等科學問題，突破一批重點成形工藝及裝備產品，在航空航天、汽車能源、家電、生物醫療等領域開展應用，引領增材制造產業發展。形成創新設計、材料及制備、工藝及裝備、核心零部件、計量、軟件、標準等相對完善的技術創新與研發體系，結合重大需求開展應用示范，具備開展大規模產業化應用的技術基礎。

  

    1.增材制造控形控性的科學基礎

 

    探索增材制造自由成形過程的成形幾何精度、成形效率、材料組織結構與性能的形成規律與關鍵影響因素和控制方法，為提升增材制造工藝技術和裝備設計水平提供堅實的科學支撐，并為形成重大原創性增材制造新技術提供科學指引。

   

     2.基于增材制造的結構優化設計技術

 

    發展基于增材制造工藝特性，融合力學、物理與化學多種功能的結構優化設計技術，為結構整體化、輕量化、高性能化和滿足聲、光、電、磁、熱等多功能化提供設計方法和設計軟件，支撐我國高端裝備的自主創新設計和跨越式技術發展。

  

    3.增材制造專用材料制備技術

 

    基于增材制造的工藝特性和應用需求，開展增材制造專用金屬和非金屬材料的設計與制備技術研究，最大限度地發揮增材制造技術優勢，大幅度拓展增材制造的產業化應用領域。

   

     4.增材制造的核心裝備設計與制造技術

 

    針對激光/電子束選區熔化、激光選區燒結、高能束金屬沉積成形、光固化、激光沉積打印、微滴噴射3D打印、熔融沉積造型等已經展示重大產業化應用價值的增材制造技術，開展相關裝備設計與制造技術的深入研究，占據增材制造產業價值鏈的高端。

   

    5.評價體系與標準建設研究制定

 

    增材制造的材料標準、設計標準、工藝標準、裝備標準、檢測標準、數據標準和服務標準等7個方面的標準體系，為增材制造的廣泛產業化應用奠定基礎，并顯著增強我國增材制造技術的國際競爭力。

   

    激光制造

 

    面向航空航天、高端裝備、電子制造、新能源、新材料、醫療儀器等戰略新興產業的迫切需求，實現高端產業激光制造裝備的自主開發，形成激光制造的完整產業體系，促進我國激光制造技術與產業升級，大幅提升我國高端激光制造技術與裝備的國際競爭力。

 

    1.激光與材料的相互作用機理

 

    面向航空航天、新能源、電子制造、醫療等領域的國家重大需求，探索激光與材料相互作用的復雜物化過程，研究超快激光制造的新原理、新方法、新應用。開展大功率激光/短波長激光與材料相互作用機理、高精高效制造方法等方面的研究，掌握激光高品質表面制造、精細制造、極端微結構、高精高效制造等制造機制與實現方法。

   

     2.激光器與核心功能部件研究

 

    激光器動力學，掌握激光晶體/光學晶體、半導體激光芯片等激光器關鍵功能部件的國產化。針對高端制造用激光器的迫切需求，開展工業化光纖/半導體大功率激光器制造技術、工業化超快（飛秒、皮秒）激光器制造技術、工業化短（紫外、深紫外）波長激光器制造技術等方面的研究，開展激光器標準建設，實現高性能激光器及核心關鍵部件的國產化與產業化。

   

     3.復雜構件表面的激光精細制造技術與裝備

   

    研究激光表面精細制造、激光清洗、激光拋光等核心技術，探索器件表面功能性結構的激光高質、高效制造機理與新技術，研究關鍵構件表面微結構成形機理與實現方法，并掌握激光光束路徑規劃及高速掃描、激光制造裝備在線監測與補償、激光制造過程精密在線檢測等裝備關鍵技術，開發航空航天、微電子、生物醫療等領域典型復雜構件的激光精密加工技術與裝備，提升國產激光制造技術與裝備的競爭力。

   

    4.大功率激光高效制造技術與裝備

 

    研究特殊工況下的激光制造機理與失效行為，突破大型構件激光制造裝備的設計制造技術瓶頸，攻克大型構件定位、質量在線檢測等關鍵技術，研究激光切割、激光打孔、激光沖擊強化、激光焊接以及激光復合制造等關鍵技術，開發面向飛機、船舶、高鐵等大型構件制造中的高端激光制造技術、裝備與標準。

 

    5.先進激光精密微細制造技術與裝備

 

    針對航空航天、微電子、新型微小航空器件、光子集成器件等領域，突破激光衍射極限的納米尺度制造、復雜微納操縱及激光納米連接、激光光束整形與協同控制等關鍵技術，開發硬脆材料高效精密制造、異種材料的激光高性能連接制造、極端微納結構精細制造等技術與裝備，并設計和加工若干具有重大應用前景的新型功能器件。

   

     極大規模集成電路制造裝備及成套工藝針對移動通信、大數據、新能源、智能制造、物聯網等重點領域大宗產品制造需求，重點圍繞28-14納米技術節點進行工藝、裝備和關鍵材料的協同布局，形成28-14納米裝備、材料、工藝、封測等較完善的產業鏈，推動全產業鏈專項成果的規模化應用，促進產業生態的改善和技術升級，實現技術促進產業發展目標。

   

    1.光刻機及核心部件

 

    研發干式光刻機產品并實現銷售；研制28納米浸沒式光刻機產品，進入大生產線考核；開展配套光學系統、雙工件臺等核心部件產品研發，并集成到整機；構建關鍵技術與產品開發平臺，提升光刻機自主創新能力；建設光刻機光學系統等關鍵部件生產基地，具備批量生產能力。

   

    2.高端關鍵裝備及零部件

 

    面向集成電路14-10納米先進工藝，重點開展刻蝕、薄膜、化學機械處理、摻雜和檢測等關鍵裝備及其配套核心零部件產品研發，通過大生產線考核并進入銷售。

   

    3.成套工藝及知識產權（IP）庫

 

    以移動通信應用為重點，開發14納米及相關產品工藝；以大數據應用為重點，開發立體堆疊閃存（3D-NAND）存儲器工藝，開展7-5納米關鍵技術研究；面向新能源、智能制造、物聯網等重點領域大宗產品制造需求，開發特色產品工藝平臺；取得核心知識產權并實際應用。

 

    4.關鍵材料

 

    面向45-28-14納米集成電路工藝，重點研發300毫米硅片、深紫外光刻膠、拋光材料、超高純電子氣體、濺射靶材等關鍵材料產品，通過大生產線應用考核認證并實現規模化銷售；研發相關超高純原材料產品，構建材料應用工藝開發平臺，支撐關鍵材料產業技術創新生態體系建設與發展。

   

     5.封裝測試

 

    面向移動互聯和汽車電子等重大領域需求，圍繞處理器、存儲器、14-10納米工藝節點晶圓等產品開發下一代封裝集成與測試新技術以及相關的關鍵裝備和材料產品；實現可集成數模混合電路、射頻、微機電系統（MEMS）和光電等多功能異質材料芯片的三維系統集成技術的量產應用；建成有影響力的封裝集成產業共性技術研發平臺，取得較完善的知識產權體系。

   

    新型電子制造關鍵裝備

 

    面向禁帶半導體器件、光通訊器件、MEMS（微機電系統）器件、功率電子器件、新型顯示、半導體照明、高效光伏等泛半導體產業領域的巨大市場需求，開展關鍵裝備與工藝的研究，重點解決電子器件關鍵材料裝備、器件制造裝備等高端裝備缺乏關鍵技術、可靠性低、工藝開發不足等問題，推動新技術研發與關鍵裝備研發的協同發展，構建高端電子制造裝備自主創新體系。

   

    1.寬禁帶半導體/半導體照明等關鍵裝備研究

 

    針對碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等為代表的寬禁帶半導體技術對關鍵制造裝備的需求，開展大尺寸（6吋）寬禁帶半導體材料制備、器件制造、性能檢測等關鍵裝備與工藝研究。針對高亮度半導體照明（LED、OLED）大生產線對制造裝備的需求，開展大產能材料制備、器件制造、性能檢測等關鍵裝備研發，掌握核心技術與工藝，滿足大生產線要求。

   

    2.光通訊器件關鍵裝備及工藝研究

 

    針對光通訊器件制造對裝備的需求，重點圍繞硅基光電子芯片工藝裝備、InP（銦磷）基等光電子芯片工藝裝備、光纖器件工藝裝備、光電子器件耦合封裝等關鍵裝備等開展研究，掌握核心技術，實現產品應用，提升國內光通訊器件制造能力及工藝水平。

   

     3.MEMS器件/電力電子器件等關鍵裝備與工藝研究

 

    針對MEMS器件、電力電子器件等領域對裝備的特殊工藝需求，開展材料制備、芯片制造、特種封裝、性能檢測等關鍵裝備與工藝的研發，掌握關鍵技術、開發特色工藝，提高國產裝備的工藝適應性及可靠性。研究基于國產裝備為主的成套工藝，完成對國產裝備的工藝優化、可靠性驗證及集成應用，打造自主產業鏈，提升產業競爭力。

   

    4.高效光伏電池關鍵裝備及工藝研究

 

    針對下一代高效光伏電池技術（PERC、HIT、黑硅電池等）對關鍵裝備及工藝的需求，開展大產能、高轉換效率光伏電池制造工藝裝備、自動化制造裝備、核心工藝等研究，降低電池片制造成本，轉換效率達到國際領先水平，實現批量銷售。

   

    5.新材料、新器件關鍵電子裝備與核心部件研究

 

    針對石墨烯、碳基電子器件、柔性顯示、光互聯等國際上不斷出現的新材料、新器件、新工藝對半導體技術相關的裝備需求，開展面向電子器件應用石墨烯材料制備裝備、大面積轉移裝備、石墨烯電子器件制造裝備、柔性顯示有機膜材料制備裝備、柔性顯示有機器件制造及檢測裝備、碳基電子器件制造裝備、光互聯器件制備裝備、高密度封裝等方面的關鍵裝備開發，滿足研發或產業化需求，推動新技術研發與裝備研發的協同發展。

 

    智能裝備與先進工藝

 

    重點解決高端裝備產品質量較差、檔次不高，缺乏核心工藝，智能化程度不足，可靠性及精度保持性難題，研制一批代表性智能加工裝備、先進工藝裝備和重大智能成套裝備，支撐我國高端裝備向高精尖和智能化互聯方向發展，引領裝備的智能化升級。

 

    1.智能機床

 

    重點研究新一代智能機床的技術特征、總體結構、核心模塊和關鍵技術，攻克智能主軸/智能伺服進給/智能終端等智能單元、基于模型的復雜曲面直接插補、機床通用通信接口協議規范、加工狀態自感知/自學習/自適應/自優化、虛擬機床及虛擬加工、基于工業互聯網和加工過程大數據的監控及遠程服務、全生命周期可靠性評估與增長等核心關鍵技術，研制出具有國際一流技術水平的新一代智能數控系統和智能機床，并在重點領域開展應用示范。

   

     2.新型材料成形及加工裝備

 

    重點攻克石墨烯/類石墨烯薄膜大幅面制造過程晶態生長監測及控制、石墨烯/類石墨烯薄膜大面積轉移在線應力監測與控制技術，研制出大幅面石墨烯/類石墨烯制造成套裝備；重點突破復合材料制造工藝建模與仿真、耐高溫陶瓷基復合材料低成本制造工藝及裝備、復合材料組合結構（纖維復合材料、蜂窩材料和增材制造）制造新方法等關鍵技術，為新型材料成形和加工提供新工藝和新技術。

   

    3.復雜大型構件高效加工技術及裝備

 

    重點攻克大型異種材料結構件高效低殘余應力焊接、大規格球管類構件整體成形技術，研制出大型輕量化結構低應力精確成形制造工藝與裝備；重點攻克復合材料混雜構件低成本復合成形、復合材料構件低損傷加工工藝與損傷檢測等關鍵技術，研制出復合材料/結構一體化設計與精確成形協同制造裝備。

   

     4.復合能場加工工藝及裝備

 

    重點研究復合能場耦合機理、復合能場對材料的協同作用機制，攻克復合能場加工質量在線監測、多工藝要素協同控制等關鍵技術，形成激光-電弧-磁場復合加工、異種材料復合能場加工以及鋁鋰合金等新一代輕質合金多能場復合加工工藝，研制出多功能小型化復合能場加工裝備、多自由度大型結構件激光復合能場加工裝備、以及極端環境下（空天、海洋等）現場制造工藝及裝備。

 

     5.精密與超精密加工工藝及裝備

 

    重點突破金屬超硬材料、超低密度材料、高分子聚合物、高精度光學元件、微機械及醫療生物零件等精密超精密加工關鍵技術，探索研究超精密加工與微成形的物化機理、微觀力學行為、表面形貌演變規律、精度和性能映射等新原理，研發極端制造環境下高精度大尺寸加工測量一體化、微納結構與功能表面的原位測量、超高精度平/曲面、微納結構功能表面加工工藝裝備、大功率超聲波應用技術等，并在典型行業示范應用。

   

     6.重大成套機械裝備

 

    重點研究開發重大成套機械裝備的數字化、網絡化、智能化關鍵技術，研制智能化大型工程機械、數字化重型礦山成套設備、大型石化成套設備、智能化港口/海工作業機械和智能化農業機械等一批重大裝備，實現系統集成，推進示范應用。

 

    制造基礎技術與關鍵部件

 

    圍繞制造基礎技術與關鍵部件，開展基礎技術與前沿技術研究，突破關鍵技術與共性技術，建立健全基礎數據庫、工業試驗驗證平臺和安全保障技術，完善技術標準體系，為逐步解決國產裝備“空心化”提供技術支撐，大幅度提高為重點領域和重大成套裝備自主配套能力。

   

    1.基礎件

 

    圍繞高速精密重載軸承開展軸承服役性能演變規律與失效機理等基礎理論、材料對性能影響規律和失效機理等研究，掌握高速、精密、重載軸承設計理論、壽命理論及試驗方法，動態性能試驗技術與方法，掌握高鐵軸箱軸承、風力發電機組主軸與齒輪箱軸承、機器人和機床精密軸承、特大型裝備靜壓軸承等設計、試驗和批量化制造核心技術，開展典型應用示范。

    圍繞高參數齒輪及傳動裝置開展高參數齒輪傳動嚙合失效機理、特殊條件下齒輪副基本工作理論、研究，研究高速重載齒輪傳動、輕合金齒輪、高性能蝸桿傳動及新型機構，基準級別齒輪漸開線樣板設計與超精密制造和計量，突破高參數齒輪傳動和精密減速器設計、制造和檢測共性關鍵技術，形成標準及技術規范，實現高參數齒輪及傳動裝置在民用航空裝備、工程機械、大型海洋裝備、高速列車、海上風電、機器人等裝備的示范應用。

    圍繞高端液壓件與密封件開展新型高功率重量比和高能量密度液壓件的設計方法研究，高參數液壓閥、泵等新結構和新方法研究。研究密封可靠性設計、延壽、運行試驗技術，開發高性能檢測、可靠性評估和測試裝備，建立性能評價體系與標準。開發高壓力等級多路閥和液壓泵、大規格柱塞泵與比例流量閥、高效率靜液傳動元件與系統、高參數密封件、液壓動力總成系統等，實現在工程機械與農業機械、重型機械、航空航天、海洋工程裝備等示范應用。

   

    2.基礎制造工藝

 

    研究高活性金屬與鑄型界面反應機制和成形方法、鑄造全流程精確控制、鑄造過程仿真與在線檢測等關鍵技術，掌握鈦合金、高溫合金鑄件精密鑄造技術、鑄鍛件近凈成形與精準成形工藝，開展各類材料成形過程動態仿真參數優化技術研發應用，實現典型產品應用示范。

    研究零件可控清潔熱處理工藝、真空等溫淬火熱處理工藝等關鍵技術，開發清潔熱處理裝備，完善熱處理工藝數據庫。開發高溫耐蝕涂層技術、潤滑耐磨抗氧化表面工藝材料、工藝及表面處理裝備。

    研究高速干切基本機理和新型干切機床結構，工藝參數優化及基礎數據庫；研究微量潤滑作用機理和測試選用技術，低溫微量潤滑集成制造技術；環保清潔切削液配置技術。

   

    3.工業性驗證平臺與基礎數據庫

 

    建立精密齒輪及傳動裝置、高壓大流量液壓元件、高參數密封件、高速重載軸承等關鍵基礎件性能及可靠性試驗平臺，工業傳感器、智能儀器儀表性能及可靠性測試平臺，對相關的基礎技術、關鍵部件與產品進行試驗驗證，完善技術標準體系。

 

    研究先進制造工藝方法、工藝基礎數據庫，研究并整合國內外制造工藝相關數據資源，建立健全制造基礎技術數據庫、基礎制造工藝資源環境屬性數據庫等。研發基礎數據采集工具和知識庫管理系統和標準，開發面向基礎工藝和典型產品全生命周期環境影響評價工具。

 

    4.制造過程安全保障關鍵技術

 

    研究關鍵部件故障響應安全機制、功能安全定量計算數學模型和定性評價體系等功能安全設計與評估驗證技術；研究物理安全、功能安全、網絡安全一體化融合的方法理論、制造系統安全一體化管控等安全一體化融合技術；研究安全威脅和攻擊機理分析與建模、實時攻擊隔離與抑制等工業互聯網安全技術；故障預測與健康管理（PHM）等測控產品安全可用關鍵技術研究；開展功能、網絡安全工業化試驗驗證，典型工業協議安全性分析驗證，工業互聯網安全漏洞庫等研究。

   

    綠色制造

 

    重點面向我國制造業發展中高能耗、高污染的問題，以提高資源能源效率和降低環境負荷為主線，以綠色產品、綠色工廠為目標，掌握生態設計理論與工具、綠色制造方法與工藝、試驗驗證平臺、綠色標準與規范等基礎共性技術，推廣基礎制造工藝綠色化、流程工業綠色化技術，提升通用設備產品能效、工業廢棄物回收再制造與再資源化等生態效率水平。

 

    1.基于綠色理念的減量化設計

 

     與創新設計通過創新研發，突破新材料應用及改性設計、節能降噪設計、個性化定制設計、可拆解與回收設計等生態設計關鍵技術。掌握全生命周期高效綠色循環再利用基礎理論及關鍵技術，實現戰略性資源高效綠色循環再利用。研究典型綠色產品新原理、新結構設計及應用關鍵技術，開發一批綠色制造前沿技術、核心技術與裝備，開發推廣綠色產品，引導綠色生產。

   

     2.綠色加工工藝與裝備

 

    重點研究基礎工藝綠色化技術、流程工業綠色工藝技術、量大面廣的典型通用設備產品節能、減排、降耗技術。實施重點行業系統改造的示范應用。開發高效清潔基礎制造工藝及裝備、無害化表面處理工藝技術、少無切削液清潔加工工藝與設備、鋼鐵短流程工藝、有色金屬清潔冶煉工藝。開展制造工藝創新和集成應用，加快實現重點行業制造系統和裝備的綠色升級。

   

     3.制造系統能效優化關鍵技術

 

    圍繞制造系統能效優化與提升和終端用能產品節能，突破產品能效及其集成優化匹配技術，制造系統機群綜合能效模型與智能分析技術、機群綜合能效的智能協同優化控制技術；掌握系統能效分析與獲取、能效評價、監控與優化管理、設備系統能效提升、工藝系統多目標決策優化、工件比能效率提升等系列關鍵技術；在規模以上企業開展車間、工廠以及產業集群的能耗定額管理和高能效優化運行，推行制造系統能效評價和優化應用。

 

    4.資源循環利用核心技術

 

    突破典型機械裝備及零部件智能再制造和流程行業在役再制造關鍵技術，推動再制造成套技術與裝備水平上臺階及產業模式創新，培育形成從舊件到再制造產品的循環產業鏈，提高再制造效率及其產業附加值。掌握大宗材料高效、精細化、高附加值資源化技術和裝備，推進資源再生利用產業規范化、規模化發展，逐步擴大產業規模，提升資源化效率及其產業附加值，培育形成新的經濟增長點。

 

   5.行業/區域綠色工廠、綠色產品集成應用示范

 

     創新綠色制造產業新模式，系統研究綠色制造的基礎理論、運行模式、建模仿真技術，綠色產品、綠色工廠標準體系、評價標準。在汽車、機床、鋼鐵、冶金等行業/區域的開展全產業鏈綠色制造技術、綠色工廠、綠色產品的集成應用示范。

 

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責任編輯：殷鵬飛

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