欧盟 InShaPe 项目在效率、经济性和可持续性方面取得突破，促进金属增材制造

____ 德国克莱林，2025 年 7 月 24 日

 

生产率提高六倍，生产成本减半，能耗和材料浪费大幅减少，零部件质量得到提升——由欧盟资助的研究项目InShaPe公布了一系列令人印象深刻的数据。 在过去三年中，该项目联盟开发了一种新的工艺优化方法，将基于人工智能的beam shaping 与多光谱成像（MSI）相结合，应用于基于激光的金属粉末床熔融（PBF-LB/M）增材制造 工艺。该项目的目标是显著提高该制造工艺的效率、经济可行性和可持续性。 项目合作伙伴已在航空航天、能源和机械工程领域的五个复杂工业示范项目中成功试用了这些创新技术。慕尼黑工业大学（TUM）的激光增材制造 教授席位负责协调该项目，并与来自八个国家的其他十家合作伙伴展开合作。InShaPe项目由欧盟资助，从“地平线欧洲”（Horizon Europe）框架计划中获得了720万欧元资金。

增材制造（增材制造 ，AM）技术，即基于激光的金属粉末床熔融技术，现已成为制造复杂金属零件的核心技术。然而，僵化的激光束轮廓和不足的工艺监控往往会在熔化过程中引发问题，可能导致材料缺陷并中断生产。这不仅造成材料浪费，还增加了能耗，从而推高生产成本并延缓生产进程。 欧盟InShaPe项目的合作联盟直面这些挑战，研究了一种将基于人工智能的beam shaping 与多光谱成像相结合的新方法。

生产率提高六倍：新生产工艺在实践中表现出色

InShaPe 项目合作伙伴显著提高了 PBF-LB/M 工艺的生产率。在一系列工业应用中，他们实现了超过 600% (6.2 x) 的生产率提升，包括在使用 Inconel7181 的部件中实现了高达 93.3 cm³/h 的生产率。而最初的生产率仅为 15 立方厘米/小时。与此同时，联合企业还将成本降低了 50%，实现了重要的项目目标。

项目合作伙伴在五个工业应用领域展示了beam shaping 和多光谱成像（MSI）技术：航空航天用叶轮（Inconel 718）、工业燃气轮机部件（Inconel 718）、航天用燃烧室部件（CuCrNb）、链锯电机气缸盖（AlSi10Mg）以及用于空间通信的卫星天线部件。

 

1 Inconel 718 是一种镍铬基超级合金，具有高强度、耐腐蚀和耐热的特点。它常用于暴露在高温、高压或腐蚀性环境中的部件，如航空航天应用中的部件。

 

InShaPe 早期演示器（材料：IN718） © Frederik Watzka

基于人工智能的beam shaping 技术与多光谱成像相结合

智能beam shaping 与多光谱成像技术紧密配合，显著提升了增材制造（AM）工艺。激光束轮廓会根据工件及其具体的几何形状和材料进行专门调整。这不仅提高了工件质量，还加快了加工速度，避免了开裂、飞溅和冷凝等问题的发生——这些问题原本会导致需要返工和/或产生废料。 InShaPe的研究人员发现，环形光斑——结合优化的扫描策略——在多种应用中表现尤为出色。他们没有使用高斯光斑，而是对光斑进行调制，使其强度以环形分布来形成熔池。这产生了更稳定的熔化区，并实现了更均匀的材料加工。

与此同时，新型多光谱成像系统还能捕捉不同波长范围的信号，实时监控 PBF-LB/M 过程。这样就能及早发现熔池中的热变化。记录的数据直接进入工艺管理。以前导致生产停顿或需要返工的缺陷现在都可以得到纠正，从而使生产流程得以继续，不会出现重大延误。

能源领域的工业燃气轮机部件（材料：IN718） © Frederik Watzka

率先引入工业化批量生产

总而言之，这一创新方法是迈向基于PBF-LB/M技术的工业批量生产道路上的重要一步。智能beam shaping 与MSI工艺控制的结合，使熔体更加稳定，从而减少了缺陷来源，并确保了有针对性且更节约资源的能源使用。 因此，复杂金属零件的制造能够更快、更经济且更可持续地完成，同时质量得到提升，生产效率也显著提高。InShaPe项目由此为基于人工智能的beam shaping 和MSI工艺控制的更快工业化铺平了道路，推动了增材制造（AM）领域的技术进步，特别是在航空航天、能源和汽车行业。“学术界和工业界对我们的工作表现出了极大的兴趣。 我们非常高兴这项技术即将应用于工业系统，并推动多个领域在工艺控制、质量保证和应用能力方面的进步，”InShaPe项目协调员、慕尼黑工业大学工程与设计学院的卡特琳·伍迪（Katrin Wudy）教授表示。

太空应用燃烧装置（材料：CuCrNb） © Frederik Watzka

关于欧盟 InShaPe 项目

由欧盟资助的 InShaPe 项目于 2022 年 6 月启动。截至 2025 年 5 月底，该项目已获得欧盟研究与创新框架计划 Horizon Europe 720 万欧元的资助。该项目的目标是提高基于激光的金属粉末床熔化的效率、经济可行性和可持续性，并将其转化为商业上广泛应用的生产技术。该项目由慕尼黑工业大学与来自德国、法国、以色列、意大利、荷兰、瑞典、斯洛文尼亚和西班牙的其他十个合作伙伴共同实施。该项目由慕尼黑工业大学激光增材制造 系主任 Katrin Wudy 教授负责管理。

空间应用叶轮（材料：IN718） © Frederik Watzka

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InShaPe 简介

 

项目名称：InShaPe（资助协议编号：101058523）——通过创新的beam shaping 和工艺监测实现绿色增材制造
项目周期：2022年6月 – 2025年5月
项目协调单位：德国慕尼黑工业大学
项目合作伙伴：
西班牙Aenium Engineering公司
瑞典AMEXCI公司
德国巴伐利亚研究联盟有限公司
意大利BEAMIT集团
荷兰埃因霍温理工大学
EOS GmbH Electro Optical Systems ，德国
斯洛文尼亚金属与技术研究所（IMT）
德国欧瑞康AM欧洲有限公司
法国SILIOS Technologies公司
以色列理工学院（Technion）

项目协调人慕尼黑工业大学 Katrin Wudy 教授（博士）
计划：Horizon Europe
资助总额：720 万欧元720 万欧元
资助：欧盟

本项目得到了欧盟地平线欧洲研究与创新计划的资助，资助协议编号为 101058523。然而，所表达的观点和意见仅代表作者本人，并不一定反映欧盟的观点和意见。欧盟和拨款机构均不对此负责。

新闻联系人：
项目协调人：
Katrin Wudy 博士工程师教授
慕尼黑工业大学工程与设计学院
激光增材制造教授职位
慕尼黑工业大学
电话：+49 (89) 289 - 55320
电子邮件：katrin.wudy@tum.de
www.mec.ed.tum.de/en/lbam/home/

关于 EOS

 

EOS 通过工业 3D 打印技术为全球企业提供负责任的制造解决方案。自 1989 年以来，EOS 利用其端到端增材制造 (AM) 行业合作伙伴关系，通过专家指导、技术和服务帮助客户实现创新和差异化，从而塑造了制造业的未来。从战略、教育到生产，EOS 是金属和聚合物 AM 解决方案的全球领先合作伙伴，通过高质量的生产效率和可持续的解决方案为客户加快产品上市速度。

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