飛機發動機的性能與工作溫度密切相關，工作溫度越高，所獲得能量效率和推重比越高。飛機發動機通過風扇將空氣壓縮后進入燃燒室，與燃料劇烈反應，高溫高壓燃氣噴出，推動渦輪葉片，產生電力和推力。發動機的熱端部件，尤其是渦輪導向葉片和工作葉片，處于高溫、高壓、腐蝕性氣體極端環境，需要長期可靠地工作。
由于現代飛機發動機的工作溫度已經超過高溫合金的直接上限工作溫度，必須通過一定的工程手段保障葉片材料和結構的穩定性，主要技術方式是施加氣膜冷卻或在高溫合金的表面施加熱障涂層（TBC）。發動機異型孔相比常規直孔的加工要困難很多，中國國內正處于攻關階段。常規直孔冷卻孔加工一般采用毫秒量級的大脈沖能量激光器，而3D異型孔則需要結合短脈沖激光的精細加工與長脈沖激光的快速穿透能力，或者能夠解決短脈沖激光的速度和深度能力問題，實現單部異型孔加工。
寧波材料所所屬先進制造技術研究所激光與智能能量場制造團隊自2012年8月起，啟動了高速皮秒/納秒微細加工項目。如圖1所示，采用自主研發的5軸聯動精密定位結合2軸掃描振鏡快速掃描的大布局，并通過自主研發的針對異型孔分層CAM的軟件系統（圖2），成功地在單晶高溫合金、鋁合金、CMC、石墨等多種材料上成功加工出高質量的三維異型孔（圖3），孔傾斜度在30-12度之間。該成果對提升我國飛機發動機氣膜冷卻孔加工技術有重大意義。目前正在進一步改進加工速度和加工深度能力，多項原創性專利正在申請中。
團隊的該研究成果首次在“第十一屆全國激光加工學術會議”上報道，并產生了強烈的反響，受到了與會同行專家和學者的廣泛關注。
圖1激光與智能能量場團隊自主開發5+2軸異型孔短脈沖激光加工系統
圖2團隊初步開發出了CAD-CAE-CAM的激光3D異型孔加工自主軟件系統
圖3團隊設計的3D異型孔（左）及在單晶高溫合金、鋁合金、CMC、石墨等
多種材料上成功加工出高質量的三維異型孔，孔傾斜度在30-12度之間（右）
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