复杂构件作为支撑航空航天、工程机械、能源交通等高端关键装备运行的主体与核心，如航空发动机整体叶盘、汽轮机运动构件(含转子、叶片)、汽车三维金件等，常具有结构复杂、制造工艺多、流程长等特征。该类复杂构件的新品制造中，往往需要采用切割、焊接、表面强化等多种制造手段，而在后续运行损伤时，则需要进行修复。传统的制造工艺常采用火焰切割、锯床下料、表面化学热处理、整体热处理等工艺，材料浪费严重，能源消耗量大，效率低下，导致产品生命周期各个阶段的碳排放量较大。 针对复杂构件制造中的存在空间约束、时间约束、形性调控三大难题，在国家重点研发项目等支持下，该项目自主发明了复杂构件高功率激光低碳制造系列化技术与装备，并实现产业化应用。主要技术创新包括： (1)提出了氧气预引线连续/脉冲激光组合高速穿孔和气体组分实时调节超净切割工艺，研发了自适应光学随形调焦的超高功率低压省气激光切割头，实现了超厚板的极速穿孔及高断面质量的高效低耗激光精密切割。 (2)发明了复杂构件激光选区组织调控与缺陷抑制方法，提出了超宽可变光斑高效热处理、定向洛伦兹力熔池形性主动调控、光-粉同路耦合多角度熔覆等关键工艺，实现了复杂构件大幅面、多角度、高致密度的激光热处理及再制造。 (3)研发了全数字伺服驱动高速高动态定位总线式数控系统和基于边缘计算的熔池监控与动态调节系统、建立了设备故障预测与诊断模型，研制了集过程监测、信息融合及远程诊断于一体的数字化高精度高可靠性激光制造成套装备。 经第三方检测，项目所开发的40kW高功率激光切割数控机床，30mm碳钢最低表面粗为Ra7.8μm，激光切割效率提高25%以上且切缝表面粗糙度降低了37%；激光增材修复技术实现了0～360°的全角度修复，熔池部位的氧含量可低至0.07%，可实现钛合金等易氧化金属在开放环境下的直接修复；电磁场辅助激光增材修复工艺，可实现最小30°角V型槽的无缺陷填充，保证了修复区的优异性能；超宽可变光斑高效激光选区热处理组织调控方法，实现单次扫描淬火宽度145-150mm，淬火深度最高达6.3mm。 该项目获授权美国发明专利1项、德国专利1项、日本专利1项、中国发明专利45项、软件著作权8项；PCT专利4项；发表高水平论文79篇，出版专著3部，制定标准4项(国际标准1项，国家标准2项，行业标准1项)。项目研发的技术和成套装备，已经批量应用于能源动力、航空装备、工程机械、钢铁冶金等行业，并在阳江核电百万千瓦超超临界机组、华能电厂百千万机组给水泵汽轮机、葛洲坝水电站转轮、航空战机、军用装甲车等重大工程中获得应用，累计产生直接经济效益40.46亿元。该项目成果引领了中国高端装备切割、热处理及修复行业的技术进步，延长了国家重大工程关重部件服役寿命，支撑了中国制造业的转型升级与“双碳”目标的实现，为保障中国重大装备的安全运行做出了重要贡献。项目技术发展前景广阔，未来可迅速推广至石油化工、大型风电、轨道交通等行业，潜在社会或经济效益显著。