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，生产成本降低一半，能耗和材料损耗显著减少，部件质量得到改善--欧盟资助的 InShaPe 研究项目公布了这些令人印象深刻的数字。在过去的三年中，联合体开发了一种新的工艺优化方法，该方法在基于激光的金属粉末床熔化（PBF-LB/M）增材制造 工艺中将基于人工智能的光束整形与多光谱成像（MSI）相结合。该项目的目标是大幅提高这一制造工艺的效率、经济可行性和可持续性。项目合作伙伴已在航空航天工业、能源行业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 教授职位负责协调该项目，并与来自八个国家的其他十个合作伙伴开展合作。InShaPe 项目由欧盟资助，从地平线欧洲框架计划中获得了 720 万欧元。

基于激光的金属粉末床熔融增材制造 （AM）方法现已成为生产复杂金属零件的核心技术。然而，僵硬的激光束轮廓和不充分的过程监控往往会在熔化过程中产生问题，可能导致材料缺陷和生产停顿。这就造成了浪费，增加了能源消耗，提高了生产成本，减缓了生产流程。欧盟项目 InShaPe 背后的联合体接受了这些挑战，并研究出一种将基于人工智能的光束整形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。

项目合作伙伴在五项工业应用中展示了光束整形和多光谱成像（MSI）创新技术：航空航天叶轮（铬镍铁合金 718）、工业用燃气轮机部件（铬镍铁合金 718）、太空燃烧室部件（铬镍铜）、电锯电机汽缸盖（AlSi10Mg）和太空通信卫星天线部件。

 

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

基于人工智能的光束整形与多光谱成像相结合

智能光束整形和多光谱成像技术紧密配合，大大改进了 AM 工艺。激光束轮廓专门针对部件及其特定的几何形状和材料进行调整。这就提高了部件的质量，加快了加工速度，避免了开裂、飞溅和冷凝水等问题，否则将导致返工要求和/或造成浪费。InShaPe 的研究人员发现，环形光束轮廓与优化的扫描策略相结合，特别适用于各种不同的应用。他们没有使用高斯光束，而是对光束进行调制，以环形轮廓分布光束强度，从而产生熔池。这样，熔化区更加稳定，材料加工更加均匀。

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

总之，这种创新方法是在使用 PBF-LB/M 实现工业批量生产的道路上迈出的重要一步。智能光束成型与 MSI 过程控制相结合，使熔体更加稳定，减少了缺陷源，并确保有针对性地使用更少的能源。因此，复杂金属零件的生产速度更快、成本更低、可持续性更强，同时质量也得到改善，生产率显著提高。因此，InShaPe 为工业界更快地引入基于人工智能的光束成型和 MSI 过程控制扫清了道路，加强了 AM 领域的技术进步，尤其是航空航天、能源和汽车行业。"学术界和工业界对我们的工作非常感兴趣。InShaPe 协调员、慕尼黑工业大学工程与设计学院的 Katrin Wudy 教授评论说："我们很高兴这项技术将很快应用于工业系统，并推动流程控制、质量保证和各行业应用能力的进步。

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

下载

InShaPe 简介

 

项目名称：InShaPe（拨款协议编号：101058523）--通过创新的光束整形和过程监控实现绿色增材制造
持续时间：06/2022 - 05/2025
Coordination：
项目合作伙伴：
AeniumEngineering，西班牙
AMEXCI，瑞典
BavarianResearch Alliance GmbH，德国
BEAMIT Group，意大利
EindhovenUniversityofTechnology，荷兰
EOSEOS GmbH Electro Optical Systems，德国
IMT，Institute of Metals and Technology，斯洛文尼亚
OerlikonAM Europe GmbH，德国
SILIOSTechnologies，法国
Technion - Israel Institute of Technology，以色列

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。

图文资料：EOS 新闻中心

EOS 联系人：
Jenna Phillips
营销传播专家
+1 248.231.8089
Jenna.Phillips@eos-na.com