广东省激光行业协会

炬光新品 | 用于蓝光半导体激光器的紧凑弯月型慢轴准直镜

高功率半导体激光器和微光学的全球供应商——炬光科技发布了蓝光弯月型慢轴准直镜。此款新型慢轴准直镜采用凹凸双面非球面柱形设计，有效焦距为9.7 mm，可用于蓝光半导体激光器慢轴准直。

弯月型蓝光慢轴准直镜

蓝光半导体激光器持续推动着铜、铝等高反材料加工方式的变革。与红外光相比，蓝光对高反金属的高吸收率为传统工业应用（如切割，焊接）带来了巨大的优势。除材料加工外，蓝光在医疗、照明、泵浦等领域的应用也倍受关注。

炬光科技为蓝光整形提供合适的光学元件。用低吸收率的光学材料是防止光学元件升温的关键。与其它常规设计相比，炬光科技的弯月型慢轴准直镜在有效保证高功率蓝光激光器实现最小发散角的同时可做到更紧凑的设计。

弯月型慢轴准直镜和常规慢轴准直镜比较：

假设弯月型慢轴准直镜和普通慢轴准直镜有效焦距相同，使用弯月型慢轴准直镜的系统总长度相较使用常规慢轴准直镜的系统小很多。弯月型慢轴准直镜可以帮助实现具有更小尺寸的紧凑型设计。

常规慢轴准直镜：

弯月型慢轴准直镜：

常规慢轴准直镜和新弯月型慢轴准直镜仿真结果比较

炬光科技使用独特的晶圆级同步结构化加工工艺进行微光学透镜生产，此工艺可一次性生产出数千个透镜，从而实现高性价比的大批量规模化生产。

炬光科技主要从事激光行业上游的高功率半导体激光元器件（“产生光子”）、激光光学元器件（“调控光子”）的研发、生产和销售，目前正在拓展激光行业中游的光子应用模块和系统（“提供解决方案”，包括激光雷达发射模组和UV-L光学系统等）的研发、生产和销售。公司自成立以来始终专注光子技术基础科学研发和拓展潜在创新的应用领域。公司产品应用于先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用、消费电子五大领域。

来源：炬光科技发布时间 : 2022-05-12

浏览量突破330万！“红光奖”投票进入倒计时

近五年来，“红光奖”暨中国激光行业创新贡献奖见证了中国激光产业的技术创新和产业发展，在这个舞台上崭露头角的企业向世界展示了激光产业的“中国力量”。

自4月15日投票通道开启以来，由中国激光行业创新贡献奖组委会、激光制造网主办，联合国内多家激光行业协会、激光学会、激光产业联盟、行业媒体协办的“红光奖”第五届激光行业创新贡献奖网络投票可谓是热火朝天。投票开始后，133家入围企业开启了“疯狂”宣传、“花式”拉票模式，微信群、朋友圈出现刷屏、霸屏现象。个人、企业、社会各界纷纷为参评企业摇旗呐喊，让激光科技惠及各行各业。

▲码上投票

截至发稿前，投票系统访问量已达335万人次，总票数已高达28万票，两项数据远超上届（上届总票数21万票，网络访问量200万人次）。

▲投票系统截图（截至5月11日11:50数据）

目前，参评企业长飞光坊以1.2万票位列投票最佳人气榜第一名，海德盟数控以1万票位列第二名，镭泰激光以0.8万票位列第三名。彩煌热电、新天激光、先地图像、国神光电、超通智能、星汉激光、大族光浦等企业的票数紧随其后。13个细分类别的奖项排名人气也高到爆炸，引起了社会各界的广泛关注！

本届”红光奖“成功入围企业133家，申报项目合计189项，参评企业数量较往届大幅增加，参选项目内容涉及广泛，参赛规模也有很大的突破。评选活动得到了国内外激光行业各领域优秀企业的广泛关注，吸引了众多激光产业链上中下游优秀企业的积极参与。众多激光厂商和机构积极踊跃参评的背后，反映出业界对“红光奖”的认可与追捧，更从侧面证实了其影响力与实力。

目前，投票活动进入倒计时阶段，网络投票将于5月15日落下帷幕（投票通道将在5月15日17时关闭）。临近最后，各奖项的角逐进入最激烈、最紧张的关键时刻。

据介绍，投票结束后，5月下旬将进入专家评审环节，评审委员会将以“公开、公平、公正”的原则对入围项目进行严格评审。专家评委团将根据参评企业的产品与技术创新、行业贡献力等多个维度评审，参考网络投票意见，综合审定13大奖项的最终获奖名单。根据评选活动日程安排，将在6月下旬举行的颁奖典礼上揭晓最终评选榜单，并对获奖企业进行表彰。

让创新被看见，让贡献被铭记！欢迎小伙伴们积极踊跃投票，请为您心仪的企业和产品投上宝贵的一票，为自己支持的企业赢得获奖的机会。

最后冲刺时刻，谁将冲出重围，斩获行业大奖，让我们拭目以待。

来源： “红光奖”组委会发布时间 : 2022-05-11

长进激光推出抗辐照掺铒及铒镱共掺光纤，助力空间激光通信

信息时代的发展需要建立覆盖范围更广、传输速率更快、传输容量更大的通信网络系统。作为被普遍看好的下一代空间通信技术，空间激光通信有着传统微波通信无法比拟的众多优势：

（1）通信容量大。激光的频率比微波高3～4个数量级，频段更宽，短时间内可传输大量数据；

（2）通信速率高、功耗低。激光通信的速率能达到10Gbit/s，甚至更高。传输过程中能量集中，不易分散，功耗也比微波低；

（3）抗干扰能力强。激光的束散角极窄，不容易被侦收和干扰。

在此背景下，以激光为信息载体的空间通信系统得到越来越多的关注，空间通信技术也逐步发展并引发各国研究热潮，并取得了很大进展。

图1 卫星激光通信示意图

空间激光通信由发射和接收系统构成，发射端将激光放大到足够功率，向对方发射被调制的激光脉冲信号（声音或数据）；接收端通过光学天线将收集到的光信号进行放大，然后检测有用信号，其原理如图1所示。由于是自由空间光通信，通信链路中无法实现中继放大，因此除了要保证比较高的调制速率外，还需要能有较大的发射光功率。这就导致半导体激光器在空间通信系统中具有无法逾越的瓶颈。然而，1550nm光纤激光由于处于现有通信系统波段，可以通过铒纤和铒镱共掺光纤进行放大，输出功率高，抗干扰能力强，因此成为空间激光通信系统首选激光光源。

空间通信距离一般都很远，因此激光信号需要放大器进行足够放大，才能将光信号传输的更远。到达接收端时，长距离的传输使信号变得非常微弱，也需要将信号再次进行放大，才能进行解调。因此，掺铒光纤放大器的出现使1550nm空间激光通信成为可能。随着空间通信技术的不断发展，掺铒及铒镱共掺光纤放大器凭借宽带宽、低损耗的光学性能和轻重量等优点受到广泛关注，并成功搭载在卫星上承担空间通信、数据传输等任务，目前其数据传输速率可达TB/s量级成为了1550nm空间激光通信的关键核心器件。

另外，卫星空间通信系统多处于太空中，大量辐射粒子严重影响器件的寿命。因此，掺铒及铒镱共掺放大器必须具备抗辐照性能，其严重依赖于抗辐照铒纤及铒镱共掺光纤。国内抗辐照铒纤及铒镱光纤又严重依赖进口，这严重制约了我国空间激光通信的发展。

抗辐照掺铒光纤

相比于无源光纤，掺铒光纤对辐照更加敏感，在太空及高能物理设施等辐射环境中很容易受到辐照，光学性能指标会下降，最终影响光器件的正常工作。传统的物理屏蔽方法虽然可以起到隔离高能量射线的作用，但这种方式存在重量过高，体积过大的问题，无法应用在现代太空精密设备中。因此，提升有源光纤自身的抗辐照性能才是解决有源光纤在太空中应用难题的有效途径。

目前的研究表明，辐照时光纤产生缺陷的机理主要有两种：电离损伤和位移损伤。电离损伤是当光纤收到辐照时其中的电子吸收入射粒子能量跃迁到导带，同时在价带中产生对应空穴，即电子-空穴对。位移损伤是当辐照引入到光纤基质中的粒子能量足够大时，高能粒子会导致 Si 或者 O 原子位移从而形成相关缺陷。由于产生位移损伤所需能量高于电离损伤，所以电离损伤是引起有源光纤辐照损伤的主要机制。光纤通过辐照后，会导致光纤产生辐照损耗，降低系统的增益提高光纤的背景损耗，这些都会导致光学系统处于不稳定状态甚至无法正常工作。

抗辐照掺铒光纤技术

长进激光采用铈离子掺杂技术消除辐照产生的色心，通过调控铝和铈的掺杂浓度和比例提升光纤的抗辐照性能，利用镧离子降低铒离子团簇效应,提升光纤效率,最终制备出了具有良好抗辐照性能的掺铒光纤，其中Er³⁺的掺杂浓度约为1.9×10²⁵ (Ions/m³)，所制备光纤纤芯和包层的直径分别为9μm和125μm。考虑到真实太空环境下的辐照剂量处于102 ~105 Gy量级之间，因此选择了1500Gy辐照剂量与0.2Gy/s的剂量率来测试抗辐照掺铒光纤的辐致损耗与辐致增益变化。图2为抗辐照掺铒光纤截面图。

图2 抗辐照掺铒光纤截面

图3为C波段抗辐照掺铒光纤在辐照前与经过1500Gy剂量辐照后的吸收谱以及相应的辐致损耗谱。其中图3（a）为泵浦波段，图3（b）为信号波段。吸收谱均使用PHOTON KINETICS 2500吸收谱测试仪进行截段法测试。辐致损耗谱由辐照后与辐照前的吸收谱作差得到，在常用的泵浦吸收波段980nm的辐致损耗约为1.4dB/m，在C波段信号1550nm处的辐致损耗约为0.8dB/m。

图3抗辐照掺铒光纤的原始光纤吸收谱、辐照光纤吸收谱以及对应的辐致损耗。（a）泵浦波段；（b）信号波段

图4为C波段抗辐照掺铒光纤的增益测试结构图。采用典型的前向泵浦EDFA结构，WDM（Wavelength Division Multiplexing）为波分复用，ISO（Isolator）为隔离器。信号光源采用可调谐C波段光源，泵浦源采用高稳定性980nm泵浦源，原始与辐照后的掺铒光纤测试长度均为2.7m。实验中将原始光纤与辐照后的光纤分别接入增益测试系统进行测试，采用功率为-20dBm的1550nm信号，将980nm泵浦源的功率由50mw逐步提升至550mw，同时记录掺铒光纤的增益水平。增益测试结果均由横河AQ6370D光谱仪测得。

图4 C波段抗辐照掺铒光纤增益测试系统与光纤截面

图5为C波段抗辐照掺铒光纤在辐照前后的增益随泵浦变化曲线。原始光纤在100mw泵浦条件下的增益为27dB，1500Gy辐照光纤在同等条件下的增益为26.2dB,两者作差得到辐致增益变化为仅0.8dB。随着泵浦功率的提升，光纤逐步接近增益饱和。由于泵浦漂白作用，在泵浦功率为500mW时，原始光纤增益达到36.8dB，辐照光纤增益为36.6dB,辐致增益变化减小到0.2dB。

图5 抗辐照掺铒光纤辐照前与辐照后在1550nm处增益随泵浦功率变化曲线

以MCVD技术制备的抗辐照掺铒光纤经过1500Gy剂量，0.2Gy/s平均剂量率辐照后其RIA在980nm和1550nm分别为1.4dB/m和0.8dB/m。通过搭建EDFA进行辐致增益衰减的测试，测试结果显示在1550nm处的RIGV在泵浦功率100mW和500mW下分别为0.8dB和0.2dB。该掺铒光纤抗辐照性能优越，在卫星通信、数据采集和太空探测等领域具有广阔的应用前景。

随着有源光纤在辐照环境下的应用越来越广泛，目前国内很多光纤生产企业都对抗辐照光纤进行深入的研究。武汉长进激光技术有限公司（长进激光）经过多年的技术积累和创新研发，通过在光纤制备时改变光纤掺杂元素、光纤结构等手段，现已成功研制出高性能的抗辐照掺铒光纤与抗辐照铒镱共掺光纤，得到客户的肯定。随着科学技术的不断发展，抗辐照光纤的应用也必定会越来越广泛，长进激光会持续在抗辐照光纤领域加大研发力度，为更多的潜在客户提供高性能的抗辐照有源光纤。

来源：长进激光发布时间 : 2022-05-09

首个国产激光质子加速器落地，北大买单

器械之家获悉，4月22日，北京大学拍瓦激光质子加速器装置研究与应用水平束线磁铁系统采购项目公开招标信息公示：北京大学预花费985万元采购拍瓦激光质子加速器装置研究与应用水平束线磁铁系统一套。根据公示信息，该磁铁系统主要为激光加速后的质子束在水平束流线传输过程中提供聚焦、选能、导向、轨道校正、分布均匀化、扫描等功能，保证束流传输效率和束流质量。

据了解，项目属于国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”专项，项目落地位于怀柔科学城核心区的激光加速创新中心，建设激光加速器研究平台。该项目基于重频拍瓦激光器的激光质子加速器，针对肿瘤质子治疗，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的激光质子放疗系统，最终完成能满足医院治疗需求的激光质子放疗产品样机，逐步实现产业化，安装在各大医院现场，以期能够大幅降低癌症患者的治疗费用，推动质子治疗在我国的普及。

01

十余载埋首为“加速”

首个国产激光质子加速器项目

怀柔科学城激光加速创新中心项目占地面积近30000平方米，共分为三个区域，A区为普通实验室，B区主要为激光实验室，C区放置提供氮气、真空等实验条件的设施。项目拟建设世界技术最先进、功能最完整的激光加速技术及应用研发平台，包括激光质子加速应用研究平台、工艺支撑平台、激光质子放疗系统研发平台等6个平台，以及实验室专用机房、普通实验室机房、实验室配套设施、研发用房等配套设施，并购买和安装相关实验设备。

激光加速器实验室概况

由于项目对建筑结构有防辐射、减震等特殊要求，基础结构中存在筏板厚度2米，局部3米的超厚大体积混凝土工程，最大一次性浇筑方量为2708m³，因此建筑基础结构的混凝土浇筑尤为关键。工程筏板采用“跳仓法”施工，并严格控制混凝土配比、浇筑过程等变量，保证了工程质量符合实验室需求。

“拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范”项目针对肿瘤治疗需求，突破拍瓦级激光器、高对比度和高光强激光品质控制、拍瓦级激光器高重频自动化打靶、先进纳米靶材高品质大批量制备、百兆电子伏量级高能质子产生、超高流强消色散质子束传输、大能散质子束能谱剪裁、激光质子束治疗头、面向激光质子束的放疗计划系统等一系列关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的激光质子放疗系统，并开发相关软件和数据库，实现质子放射肿瘤治疗。

早在十多年前，北大科研团队就开始在激光加速器领域的不懈求索。2008年，颜学庆团队提出了激光稳相光压方法加速离子的原理。2010年，颜学庆从德国马普量子光学所访学归来，深感中国的医疗、生物等领域亟需激光加速器的助力，于是着手筹备建立激光加速器实验室。

百兆电子伏激光质子加速器样机

2012年，陈佳洱院士、颜学庆教授领衔的项目“超小型激光离子加速器及其关键技术研发”获得国家重大科学仪器设备开发专项立项。颜学庆教授领导的团队基于原创的激光稳相光压加速新方法，以具有自主知识产权的超小型激光离子加速器设备研发为突破口, 在2012至2017五年间开展了高梯度激光离子加速器的研制工作，在攻克“高对比度高功率飞秒激光”“自支撑纳米薄膜靶”“激光等离子体透镜”“激光驱动超高流强离子束传输”等一系列关键技术后，建成国际首台1%～5%能散、能量（3～15 MeV）和电量（<2～30 pC/束团）可调的激光质子加速器与辐照装置。

鉴于证实了激光加速器可以实现束流单能性、稳定性和可控性，实现了从激光加速到激光质子加速器的关键性跨越，该项工作被授予2019年世界加速器物理大会Hogil Kim加速器奖。同时，这一项目也受到国家领导人的重视。2018年北大120周年校庆前夕，习总书记到北大考察时，颜学庆向其汇报了激光加速器的研发和建设过程，并自豪地说：“从样机的建造到不断完善，并建成第一台真正的激光质子加速器，整个过程都是我们中国人自己完成的。”

2018年5月，颜学庆教授在“北京大学理工医科5年成就展”上，展示了世界上首台质子能量可调1%能散激光加速器装置。2019年12月，重点专项“拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范”项目正式批复。2020年6月，项目启动会召开，2021年5月，北京激光加速创新中心项目主体结构封顶；7月，项目主体结构完工，完成总工程量50%；计划2022年6月竣工验收。

02

相比大型传统质子加速器

激光加速器有哪些独特优势？

自世界上建造第一台加速器以来，人类对微观物质世界的认识逐步深入，基础物理研究取得了巨大的成就。加速器利用一定形态的电磁场将电子、质子或重离子等带电粒子加速，是人们对物质深层结构进行研究的重要工具。

加速器设备一般受到规模大、投资多和运行成本高昂制约，通常只存在于少数几个大型国家实验室。经费、空间和场地的限制和有限的束流时间难以满足肿瘤治疗和高亮度X光源（如四代自由电子激光）等众多的应用需要。

首台激光驱动百MeV质子放疗装置效果图

激光加速器的电场梯度比常规射频加速器高三个量级以上，可以让加速器的尺寸缩小千倍，让应用加速器变成“台面大小”，不再“昂贵”、“庞大”，可以落户中小型实验室和研究所。北京大学激光加速器实验室国际上首次提出激光稳相加速新原理和临界密度等离子体透镜新方法，首次开展和证实稳相加速实验，两次打破了飞秒激光驱动碳离子的能量记录，有望推动新型加速器走向应用。

实验室将进一步致力于开展激光等离子体相互作用过程中的加速和辐射问题研究，从理论上探索产生TeV～PeV高能粒子的可行性，同时在未来几年内建造新型超小型台面激光粒子加速器和开展癌症治疗、等离子体诊断和离子快点火聚变等应用研究。

北京大学已建成CLAPA激光加速器系统

北京激光加速创新中心围绕激光驱动高能带电离子束的产生及其在聚变能源、空间辐射模拟、生物辐照和超快离子束应用等方面展开研究，促进激光加速器与能源、生物以及材料等学科的交叉融合，为辐射医学、前沿物理、先进材料等领域重要科学问题的研究提供条件。

项目负责人、北京大学物理学院副院长、核物理与核技术国家重点实验室副主任颜学庆教授介绍：“激光加速器利用超高峰值功率的脉冲激光与靶材相互作用产生的瞬态高强度静电场加速质子，仅需数百微米就可将质子加速到百兆电子伏量级，产生的质子束具有宽能谱、脉冲短（皮秒量级）、源尺寸小（微米）及能量转换效率高等特点。利用高磁场梯度的超小型脉冲磁铁对靶后质子流进行收集与控制，可获得与传统加速器品质相当的单能或宽谱质子束流。”

上图：（左图）相比于电子和光子，质子在介质中传播时具有深处的电离峰，可用于治疗体内深处肿瘤；（右图）瓦里安公司的ProBeam质子治疗系统在全球各地市场发展迅速。下图：北京大学CLAPA实验室激光质子加速束线，激光驱动的离子加速有望大大降低质子/重离子放疗成本

相比大型的传统质子加速器，激光加速器有哪些独特优势？颜学庆说：“激光加速器在设备需求空间、安装难度、运行和维护成本、辐射防护难度、系统复杂程度等方面有独特优势。基于激光加速器的激光质子放疗系统一旦研制成功，将可以安装在各大医院现场，能够大幅降低癌症患者的治疗费用，推动质子放疗在我国的普及。”

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激光加速器应用于质子放疗

有作为新一代系统加速器的可能性

与传统放疗相比，质子放疗至少有四个方面的优势：提高肿瘤照射水平、提高局部控制率、减少并发症，以及加强化疗的效果。所有适合放疗的肿瘤患者都是质子治疗的适应人群。尤其对于早期肿瘤患者，质子治疗的五年生存率达到80%以上。

由于儿童对放射线敏感性的高于成人，传统的放射治疗会造成儿童肝脏、肾脏、脊髓、卵巢或睾丸等重要器官的放射性损伤。质子治疗可以通过精确“定向定点爆破”技术，使重要器官和组织免受损伤，从而解决了儿童患者放射治疗中的难题。对于有重要器官包绕的肿瘤来说，质子治疗也显示了极大的优越性。质子放射治疗在未来20-30年内有可能会成为肿瘤放射治疗的主流手段。

质子射线与x光射线在人体中能量衰变曲线对比

目前质子放疗设备主要采用的加速器是传统的射频加速器（包括同步加速器与回旋加速器）。据国际粒子治疗合作组织(PTCOG)的统计数据显示，截至2016年7月26日，全球运营中的质子重离子治疗中心数量为64家，主要分布于美国、欧洲和日本等发达国家及地区；全世界每年有上万人接受质子治疗。

离子束治癌的先驱性研究起源于美国的劳伦斯伯克利实验室(LBNL)，1946年，首先由wilson提出将质子束应用于医学。20世纪80年代以来，由于X射线断层照相CT和核磁共振成像MRI等技术在科技先进国家中逐渐普及，质子治癌取得较大发展。

1992年，美国Loma-Linda大学启用了医学专用质子装置，开创了质子放疗技术的新纪元，正式宣告质子放疗进入了医学领域，确定其在应用中的地位。1985 年成立了国际性的质子治疗合作组(PTCOG)，进行世界范围内的质子课题合作研究。

根据PTCOG 2017年底的统计，全球的质子治疗中心截止到17年底共有66个正常运行，其中美国有27个，欧洲有16个，日本有13个，俄罗斯有3个，中国有2个，韩国2个，加拿大和南非各有1个，共有174512例肿瘤患者做过粒子治疗，其中质子治疗肿瘤患者 149345例，占总治疗人数的85.58%，碳粒子治疗肿瘤患者21580例，占总治疗人数的12.37%，质子治疗的疗效被广泛认可和充分肯定。

全球主导质子治疗系统设备提供商

据不完全统计，我国目前各大城市报批的质子治疗中心申请项目有70多项，国家卫健委对其持谨慎态度，很大一部分原因是目前国内商品化的质子治疗系统还没有研制成功，基本所有的设备都需要从国外企业进口，70多个项目一旦批复，相当于会有上百亿美金流向海外，进一步推动海外企业技术升级，巩固他们的产业领先地位。

因此，从国家战略层面上，我国目前急需自主研制国产化质子治疗设备。虽然我国质子治疗设备的自主研发工作已在开展中，但目前与国际水平差距仍非常大，短时间内无法撼动国外质子治疗设备的垄断地位。

在医疗器械领域，国外厂商利用先发技术优势，通过快速迭代产品、降低成本、提升用户体验等方法压缩国产设备市场份额的例子屡见不鲜。以直线加速器X射线放疗设备为例，我国已发展了40多年，但该类型的产品依然主要依靠进口。10MV高能直线加速器国内产品稳定度很低，几乎没有市场，6MV低能直线加速器也在产品各项性能上与国外同类产品有较大差距，Varian、Elekta等公司的产品售价2000多万元，却占据90%以上市场，国产设备售价500万元反而没有市场，即国产设备并没有给进口设备带来任何的市场冲击。

首台国产质子治疗装置

从这个角度来看，国外已处于绝对领先水平的先进技术设备，国内如果沿相同技术路线追赶，是一个非常漫长的过程，甚至有可能差距越拉越大。

激光加速器有作为新一代质子放疗系统的加速器的可能性。相比于大型的传统质子加速器，激光加速器有望未来在设备需求空间、安装难度、运行和维护成本、辐射防护难度、系统复杂程度等方面有优势。可以预期，基于激光加速器的激光质子放疗系统一旦研制成功，我国将有很大机会占领激光质子放疗设备的产业制高点，在大型医疗设备领域一举改变长期以来“国外领跑，国内跟跑”的模式，实现“弯道超车”。因此，尽快开展激光质子治疗系统的研制具有非常重大的产业意义。

来源：器械之家发布时间 : 2022-05-07

中国日报海外版：3D打印加速中国导弹生产

中国日报海外版3月21日发表了一篇题为《3D printing speeds up production of missiles》的文章，介绍了中国最大的导弹制造商——中国航天科工集团利用3D 打印加速巡航导弹设计和生产的事例。这可能是国家期刊为数不多的以英文版介绍中国兵器的新制造技术。

文章以导弹燃气舵的制造展开，航天科工三院高级技术人员表示，采用传统技术制造一个燃气（方向）舵往往需要数十名技术人员和工人花费一到两个月才能完成，且涉及铸造和焊接等一系列工序。3D打印技术参考查询发现，燃气舵位于导弹尾部发动机之后，通过改变发动机燃气流产生改变导弹飞行姿态的侧向控制力。然而，该部件只是导弹上面的一个小部件，因此可以想象，以传统方式制造一整枚巡航导弹需要多少人力和时间。

导弹燃气舵

如今不同的是，该院通过采用3D打印技术，几个工人一周内就能造出一个方向舵。相关负责人指出，3D打印技术因此节省了大量劳动力、时间和成本，在产品重量和精度控制方面，也比机械加工要好得多。以往采用机械加工手段制造的方向舵表面粗糙，需要工人使用机器和大量时间来打磨，在此过程中，很大一部分金属被切掉和浪费。相比之下，3D 打印的零件表面非常光滑，仅带有少量的加工余量——这意味着零件几乎可以直接安装在导弹上。

“多亏了3D打印技术，我们的生产效率和质量有了很大的提高。”

该院增材制造技术创新中心一焦姓工程师表示，在制造大型导弹部件时，3D打印使原材料的利用率提高了数十倍，而且产品具有更高的结构强度和更好的合格率。他表示，航天科工三院是中国航天工业3D打印技术的最大用户，技术人员正在利用该技术制造许多巡航导弹部件，如发动机和机身面板。

与此同时，增材制造技术中心与该院武器装备设计部门合作，将3D打印技术直接引入到新型导弹的设计中。“设计师可以考虑哪些组件适合‘打印’，这项技术可以给工程师更多的想象和创新空间，让他们能够设计出传统方法难以制造但3D打印容易制造的先进、复杂的组件，毫不夸张地说，3D打印技术将彻底改变导弹的设计工作。”

国庆阅兵期间的武器装备

国防工业军事观察员吴培鑫表示，未来很可能会将3D打印机带到战场，让士兵可以根据需要在现场打印和组装导弹。美国和澳大利亚的地面部队已经展示了使用SPEE3D和Markforged等的特定于战场的技术和系统。

随着我国国防战略全面转型，航空航天装备升级换代节奏有望加快，航空航天零部件制造正处上升期。随着国家“十四五”规划重点内容将围绕新一代航空装备、精确打击武器、无人装备及信息化装备为重点，新一代航空航天装备及精确打击武器将进入批量装备阶段。

国庆阅兵期间的武器装备

在导弹研发和制造方面，3D打印独特的轻量化制造特点能够提升导弹的使用效益。根据解放军报信息，3D打印导弹与传统制造方法相比，不仅能够降低成本，还能极大缩短导弹零部件的设计和更新时间。有资料显示，国内外都正在研究 将3D打印用于巡航导弹等高超声速武器所使用的超燃冲压发动机关键零部件的制造。3D打印技术还能够解除弹头制造中的各种限制，可以改善导弹的热力学性能并尝试之前无法使用的设计。雷神、洛克希德•马丁等公司早在2016年就已尝试通过3D打印寻找新的导弹部件制造方法，根据公开资料信息，导弹弹头减重1KG，可增加12至15km的射程。因此认为3D打印对导弹性能具有明显提升，在该领域需求有望持续提升。

3D打印用于巡航导弹高超声速武器所使用的超燃冲压发动机关键零部件制造

根据国防部信息，2021年上半年全军基础训练强度明显增大，弹药消耗大幅增加，采购量也有望持续上升。去年8月，我国导弹武器系统研制、生产单位和空天防御事业发展的领军单位——中国航天科工集团二院第二总体设计部发布消息称，实现了某型飞行器产品复杂结构的3D打印集成制造，并指出这是3D打印技术在航天领域飞行器研制中的重要里程碑，进一步提升了飞行器轻量化水平，为未来新一代飞行器发展提供了有力支撑。

中国航天科工集团二院二部实现某型飞行器产品复杂结构3D打印集成制造。图片来源：中国航天科工集团二院二部

二部专家介绍，航天飞行器产品结构零部件多，生产周期长、成本高。此前，一套复杂结构产品的部件常常由数十个零件组成，每个零件都要建立三维模型并设计“个性化”的工艺流程，随后在数字机床上逐一进行生产加工，生产周期往往按月计算。同时，由于“车铣刨磨”等传统机加工艺的限制，要让飞行器“瘦身减肥”很困难，直接影响飞行器的性能提升。有时候，结构设计师为了减少几克的重量也是煞费苦心。如今，通过3D打印技术实现面向增材制造的一体化结构设计与制造，可使复杂部件的零件数大幅减少，通过一体化三维建模后导入3D打印机中直接成型，一台打印机可实现多个零件的同时打印，制造时间从几个月缩短到十余天。同时，随着零件数量的减少，部件装配环节也更简化, 结构可靠性和装配效率大幅提升。

航天科工三院增材制造技术创新中心的工程师还表示，3D打印技术在该院无人机生产方面也具有巨大潜力。3D打印技术参考在2021年增材制造材料创新发展论坛获悉，我国翼龙无人机上面就有多个3D打印的零件应用。

翼龙无人机上面就有多个3D打印的零件应用

随着需求量的增加，以及军民融合改革的深入推进，一些制造需求将进一步释放到上游民营企业。2025年服务于中国航空航天等领域的金属3D打印装备将超六百台。在以技术革新追求大规模生产前，3D打印通常仅在产量较低时具有经济性，因此适合定制化、设计快速迭代的小批量制造。伴随着设备、材料、服务供应商技术不断突破，3D打印开始逐步在大规模生产上具有经济性，具有大规模生产能力的“增材制造2.0”将使3D打印迎来一个高速发展的十年。