3D“墨盒”：從金屬粉末到大國之材

3D打印一直被冠以“高科技”頭銜，似乎離我們的日常生活很遙遠(yuǎn)。然而，3D打印的筆筒、臺燈、桌子、椅子，甚至是房屋，都已應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ�活中，那�?D打印*關(guān)鍵的材料——“墨盒”是如何造出來的？如何來保障打印的質(zhì)量？6月22日，記者來到位于經(jīng)開區(qū)涼水河二街5號院的中航邁特增材制造和新材料技術(shù)創(chuàng)新中心（以下簡稱“創(chuàng)新中心”）探訪，向讀者展示3D打印的魅力，了解中航邁特在3D打印材料領(lǐng)域的進(jìn)展和未來發(fā)展方向。

加速金屬粉末材料國產(chǎn)化

航天領(lǐng)域的發(fā)動機(jī)燃油噴嘴、低壓渦輪葉片、輕量化部件等，數(shù)字醫(yī)療方面的膝關(guān)節(jié)、脊柱籠、義齒等，以及各類裝在小瓶子里的粉末被擺放在創(chuàng)新中心的展廳里�！斑@里展示的都是3D打印的成品和原材料�！敝泻竭~特總經(jīng)理高正江介紹說。

3D打印相比于傳統(tǒng)制造方式，更適合制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)件及個性化定制，同時節(jié)省大量成本。那么什么是3D打��？過程又是怎樣的呢？

“3D打印采用了分層加工、疊加成型來完成實(shí)體打印。”高正江說，3D打印是一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，以金屬粉末為原材料，利用高能量束按照一定路徑逐層熔化粉末材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造實(shí)體。

“在金屬3D打印方面，材料已成為影響行業(yè)發(fā)展的主要因素之一�！备哒�江介紹說，金屬粉末材料幾年前基本是依賴進(jìn)口，雖然近年來我國金屬粉末技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了一些成績，但是跟歐美老牌企業(yè)相比，在產(chǎn)品質(zhì)量和種類方面還有不小的差距。

為了實(shí)現(xiàn)粉末材料的全面國產(chǎn)化，中航邁特大力進(jìn)行成套國產(chǎn)制粉裝備的研制和攻關(guān)，從根本上打破歐美進(jìn)口制粉裝備動輒上千萬元的高價壟斷局面。同時，專注于先進(jìn)球形金屬粉末材料的制備工藝和3D打印應(yīng)用技術(shù)研究。

為了更好地實(shí)現(xiàn)3D打印“墨盒”的產(chǎn)業(yè)化，創(chuàng)新中心攻克超音速霧化噴嘴設(shè)計技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有制粉裝備的改造升級；引進(jìn)高強(qiáng)鋁合金粉末制備技術(shù)，建立高強(qiáng)鋁合金粉末材料生產(chǎn)線。完成“大容量真空熔煉氣霧化制粉裝置及增材制造金屬粉末材料成果轉(zhuǎn)化項目”，新增600萬以上年產(chǎn)值。

據(jù)了解，中航邁特已申請專利16項，其中發(fā)明專利11項、實(shí)用新型專利5項。作為國家增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員單位，公司先后參與制定涉及鈦合金、高溫合金等粉末材料的國家標(biāo)準(zhǔn)、航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)療行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等近10項。

推進(jìn)選材用材閉環(huán)式發(fā)展

對于一般用戶來說，打印不同的產(chǎn)品，如何選擇合適的粉末材料呢？

在2019年11月創(chuàng)新中心掛牌時，中航邁特正式向外界公開了全流程的3D材料設(shè)計選型服務(wù)，幫助用戶小批開發(fā)驗證，在標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品供貨交付時增加打印測試驗證環(huán)節(jié)，提供同批次粉末打印試棒及性能數(shù)據(jù)，為用戶節(jié)省選材試驗時間和成本。材料好不好，試試就知道。

在創(chuàng)新中心，記者看到了3D打印機(jī)的真面目。與我們平常看到的打印機(jī)不一樣，這里的3D打印機(jī)個頭大，可以用龐然大物來形容。創(chuàng)新中心除配置有多臺打印機(jī)外，還安裝有VIGA-真空感應(yīng)氣霧化制粉設(shè)備和高速激光熔覆設(shè)備。

高正江說，創(chuàng)新中心可以根據(jù)用戶實(shí)際需求，開展3D打印材料選型小試、金屬粉末性能檢測評價及打印工藝開發(fā)工作，其新增的真空熱處理爐、高溫力學(xué)性能試驗機(jī)等試驗檢測設(shè)備，加速了產(chǎn)品測試驗證步伐，確保粉末產(chǎn)品性能滿足客戶要求，縮短用戶選材試驗時間。

這些年，隨著3D打印技術(shù)在航空航天、數(shù)字醫(yī)療、汽車、軍工、模具等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，3D打印的關(guān)鍵材料——球形粉末需求爆發(fā)。然而金屬3D打印工藝對粉末材料的化學(xué)成分、微量元素、氣體含量、粒度分布、球形度、空心率、流動性、松裝密度等性能要求比較高，用戶選材耗時耗力。

從金屬粉末到大國之材。高正江說，到2025年，創(chuàng)新中心將圍繞國家增材制造和新材料產(chǎn)業(yè)培育及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重大需求，全面突破增材制造材料、裝備、軟件、應(yīng)用、檢測等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建增材制造技術(shù)創(chuàng)新體系；加速創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，孵化1-2家增材制造和新材料高新技術(shù)企業(yè)，吸收和培養(yǎng)一批國際化領(lǐng)軍人才，成為面向全球開放協(xié)同、具國際影響力的增材制造技術(shù)創(chuàng)新平臺。

相關(guān)新聞