徐州航天美利达首创“等离子电弧+激光”复合增材技术，引领金属3D打印新方向

2025年，随着中国制造向高端制造目标的不断迈进，增材制造技术也在不断推陈出新。南极熊获悉，徐州航天美利达自动焊接设备有限公司凭借深厚的焊接技术积累与自主研发实力，正式发布国内首创“等离子电弧熔丝+激光”复合增材制造技术与机器人系统设备，突破了传统电弧熔丝和激光增材的瓶颈，填补国内高效复合增材制造在复杂结构构件应用方面的关键技术空白。

从焊接工程转型，瞄准高端智能制造

徐州航天美利达的前身是一家专注于高难度金属装饰工程的企业，承接过2008年北京奥运主火炬、深圳世界之窗环球舞台等标志性项目。近年来，公司完成了从工程安装到智能焊接装备研发制造的战略转型，构建了以增材制造为核心的新技术体系，并于2021年整体迁至徐州工业园区，形成集研发、制造、试验为一体的产业平台。

公司研发团队由多位来自航天科研院所、高校教授、高级技师组成，掌握焊接、数控、激光、材料等多学科交叉核心技术，成功研制出行业领先的“等离子电弧+激光复合增材机器人系统”。

△徐州航天美利达自动焊接设备有限公司 生产基地

复合增材技术：融合优势、打破瓶颈

传统定向能量沉积金属3D打印以激光送粉和等离子电弧熔丝两大路径为主。激光送粉虽成形精度高，设备成本和金属粉材成本高，且增材工艺要求高、应力集中、易裂，增材中途停机时，增材工件需要保温防裂，铝合金增材反光，容易产生裂纹、气孔等缺陷。而等离子电弧熔丝增材侧面送丝有方向性，对于拐弯或转角的增材轨迹，侧面送丝方向不能随拐弯或转角轨迹而改变，不能满足复杂形状增材产品的要求，限制等离子电弧熔丝增材的发展应用。

航天美利达的解决方案是：将两种技术“合二为一”，实现协同优化。他们开发的“等离子电弧熔丝 + 激光复合增材”技术，主要优势体现在以下几个方面：

1. 解决送丝方向性限制，实现复杂形状打印

传统等离子电弧熔丝技术中，送丝方向固定，难以适应复杂轨迹。美利达研发的8轴等离子旋转焊枪电弧熔丝增材机器人，其焊枪和送丝方向可以无限旋转，解决等离子电弧增材侧面送丝有方向性问题，侧面送丝方向能随增材轨迹拐弯或转角而改变，成功应用于如阀门密封面、异形零件等复杂部件打印。此外，可连续增材多个工件，实现增材流水作业，提高生产效率。

△8轴旋转焊枪增材焊接机器人

2. 熔池优化，减少缺陷

通过脉冲激光对熔池的冲击与搅拌作用，有效改善了熔池内流动性、降低温度梯度，减少气孔、裂纹、偏析等典型缺陷，使成形构件具备更稳定的组织结构。

3. 复合能量场控制组织性能

激光和等离子电弧在微观组织上发挥协同作用，激光与等离子电弧作用区的平均晶粒尺寸相比减小约40%，且元素分布更加均匀。基于自主研发的铝合金等离子电弧熔丝+激光复合增材制造技术：以Al-Cu合金为例，增材后抗拉强度达300MPa以上，热处理后可达T6态锻件标准，断后伸长率超过15%。该技术解决了金属熔滴过渡过程中电弧弧柱温度高、熔滴比表面积大，更容易吸氢，产生大量气的孔问题，实现了增材制造铝合金组织-应力-性能协同控制以及缺陷可控性的目标。此外，该技术也可用于铝锌合金、铝锂合金、铜合金等金属构件增材制造，拓展激光增材制造技术的应用领域。

4. 成本与效率双优

• 电弧电源成本仅为激光器1/10、电子束系统1/30；
• 使用丝材而非粉末，成本仅为后者的1/3；
• 成形效率可达350cm³/h，部分材料增材效率高达3kg/h，媲美甚至超越万瓦级激光系统。
  

多元应用场景：从航天到民用产业

航天美利达的复合增材制造技术已经在多个实际工程项目中验证其适应性与稳定性，显示出广泛的工业化前景。

1、阀门密封件制造

在中核苏阀科技合作项目中，复合增材机器人成功用于深孔Y型截止阀、三偏心蝶阀等阀体的密封面堆焊，通过精加工及检测，全部达到合格标准，展示出优异的密封性能与耐腐蚀能力。

△蝶阀阀板平面密封面螺旋增材堆焊视频及图片

2、航空航天结构件

复合增材技术已用于钛合金、铝锂合金、高温合金等材料的航天结构打印，如发动机壳体、连接器等大型复杂部件，满足轻量化、强度高的严苛要求。

3、特种车辆整车增材制造

公司研发的模块化组合龙门架机器人系统，可实现对特种车辆整车结构件进行3D打印增材，适用于军工、应急、轨道交通等行业的快速部署制造需求。

4、复杂零件的微结构精控

通过调节激光脉冲参数与等离子能量分布，技术团队实现了对微观组织的区域性调控，为下一步功能梯度材料与多尺度复合构件制造打下基础。

除了在工艺层面的先进性，航天美利达还具备完善的自主研发与制造体系，已实现自研电源、焊枪、高强光相机等全部核心部件的国产化。截至目前，航天美利达已取得三项发明专利、六项外观设计和二十四项实用新型专利，并获得“创客中国”及“科创江苏”创新创业类荣誉。在教育部科技查新报告中明确指出：其八轴旋转焊枪+高强光监测系统的流水线蝶阀增材方案为国内首创，查新文献中无同类报道。

更重要的是，复合增材系统在成本控制和运行稳定性上已实现工程化突破，为众多中小制造企业提供了可落地的金属3D打印解决方案。

小结：航天焊魂，点燃国产高端增材制造“引擎

增材制造正从“替代加工”走向“结构创新”。徐州航天美利达的“等离子电弧 + 激光复合增材机器人技术”不仅解决了成本与效率的矛盾，也突破了复杂结构与微观组织控制的技术瓶颈，构建了金属增材制造的“第二曲线”。

“成就客户梦想，焊接国家栋梁”，这是航天美利达秉持的企业理念。复合增材技术不仅服务于高端航天产业，也推动着3D打印在能源、汽车、船舶、医疗等领域的普及应用。该技术是面向工程应用的金属3D打印解决方案，也是“中国智造”在焊接制造领域一次具有突破性的尝试。南极熊预测，未来这项技术有望与AI设计、数字孪生、智能控制等深度融合，迈向真正的智能化增材制造新阶段。