国家机器人创新中心研发团队近日在金属增材制造工艺领域取得关键突破，提出原位层间激光重熔全新工艺策略，针对钛合金精密构件制造中长期存在的强度与延展性难以兼顾、后续热处理工序冗余等痛点，实现工艺路径优化。该技术无需额外热处理即可获得高性能钛合金构件，在保持材料高强度的同时显著提升延展性，为机器人核心零部件、航空航天及高端装备领域的精密制造提供更高效的技术方案。

激光粉末床熔融是当前钛合金精密构件增材制造的主流工艺，凭借高精度、复杂结构成形能力，广泛应用于航空航天、高端装备、精密制造等关键领域。Ti-6Al-4V 作为最常用的钛合金牌号，具备比强度高、耐腐蚀性强、耐高温等优良特性，是机器人关节结构件、轻量化骨架的核心备选材料。然而传统工艺制备的该合金，微观组织通常呈现完全针状马氏体结构，导致材料延展性显著下降，构件在承受冲击、反复载荷时容易出现脆性断裂，难以满足机器人高动态运动部件的使用要求。

为改善材料塑性，行业普遍采用后续热处理工序，通过高温加热、保温、冷却等流程调控合金微观组织，将针状马氏体转变为层状双相结构以提升延展性。但这一传统路径存在明显局限：一是强度与延展性存在权衡关系，热处理提升塑性的同时往往伴随强度下降，难以同时满足两项指标；二是工艺冗余，额外热处理环节增加制造周期与能耗，大型构件热处理还存在变形风险；三是制造效率偏低，多工序流转拉长交付周期，不利于机器人零部件批量生产。

针对上述行业痛点，国家机器人创新中心团队提出在粉末床熔融过程中进行原位层间激光重熔的全新工艺策略。其核心原理是利用激光工艺独特的快速热循环特性，在增材制造的每一层沉积完成后，即时通过激光重熔对该层进行二次热作用，在打印过程中原位调控 Ti-6Al-4V 合金的微观组织。这种方式将组织调控嵌入制造流程内部，无需在打印完成后单独进行热处理工序，从工艺源头实现材料性能优化。

该技术的关键价值在于同时实现高强度与延展性的平衡。通过精准控制激光重熔的能量输入、扫描路径与层间温度梯度，研发团队可在合金内部形成细化的双相微观组织，既保留钛合金本身的高强度特性，又显著改善材料塑性变形能力。对于机器人产业而言，这意味着关节连接件、运动执行结构、轻量化外壳等核心零部件，可以在不增加后续工序的前提下，获得更优异的抗冲击性能与疲劳寿命，适配人形机器人高频率运动、四足机器人复杂地形越障等重载动态工况。

从制造效率角度看，省去后续热处理环节带来多重产业利好。首先是生产周期大幅压缩，传统工艺中热处理通常需要数小时至数十小时，原位重熔将组织调控与打印同步完成，整体交付时间显著缩短；其次是制造成本下降，减少热处理设备占用、能源消耗与工序流转成本；再者是构件尺寸精度更有保障，避免热处理过程中大型薄壁件可能出现的热变形问题，提升机器人精密零部件的一次成形合格率。

国家机器人创新中心作为国家级机器人技术研发平台，此次工艺突破不仅限于材料制造层面，更指向机器人整机性能提升的底层支撑。人形机器人、四足机器人对结构件轻量化与力学性能要求严苛，钛合金是理想材料，但此前受制于增材制造后处理复杂、性能不稳定等因素，规模化应用存在障碍。新工艺打通钛合金精密构件高效制造路径，将推动钛合金在机器人核心结构件中的渗透率提升，助力整机减重与运动性能升级。

业内分析指出，金属增材制造是机器人高端零部件制造的重要技术方向，工艺优化直接决定材料可用性与量产成本。国家机器人创新中心此次提出的原位层间激光重熔策略，跳出 "先制造后处理" 的传统思路，将材料性能调控融入制造过程，为钛合金增材制造提供了更简洁高效的技术路线。随着该工艺持续优化与产业化落地，将进一步降低机器人高端结构件的制造成本，提升国产机器人核心零部件的自主制造能力，同时为航空航天、医疗植入物等对钛合金性能要求严苛的领域提供新的工艺选择。