360度360行 | “從0到1”的3D打印

王小軍博士，華曙高科3D打印行業(yè)技術(shù)專(zhuān)家。有著赴澳留學(xué)經(jīng)歷的他，在攻讀博士期間一直致力于不同3D打印材料、技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用推廣工作。在華曙高科，他又負(fù)責(zé)指導(dǎo)不同種金屬材料在3D打印技術(shù)上的工藝和應(yīng)用研究，所涉及的項(xiàng)目包括軍工、醫(yī)療等重要工業(yè)領(lǐng)域，是一個(gè)不折不扣的工業(yè)級(jí)3D打印技術(shù)專(zhuān)家。在這里，他實(shí)現(xiàn)著一件又一件復(fù)雜工業(yè)產(chǎn)品從無(wú)到有、從0到1的呈現(xiàn)。

3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)。工業(yè)級(jí)3D打印是利用粉末狀金屬或尼龍等材料，通過(guò)對(duì)模型文件逐層掃描的方法，構(gòu)建出一個(gè)完整材料。和傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)相比，3D打印可以制作各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，節(jié)約了時(shí)間和成本，但更重要的是給了工業(yè)設(shè)計(jì)師們?nèi)ヌ祚R行空設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可能。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品被設(shè)計(jì)出來(lái)后，制作的重?fù)?dān)就落到了像王小軍這樣的技術(shù)專(zhuān)家身上。

制作一件工業(yè)級(jí)3D打印產(chǎn)品的第一步是選材。例如，要制作一件用于航空航天的金屬產(chǎn)品，為了將來(lái)適應(yīng)超高溫、超低溫、高真空、高應(yīng)力的極端條件，需要對(duì)原始材料提出很高的要求。所以在制作的一開(kāi)始，王小軍會(huì)先根據(jù)產(chǎn)品的用途選擇合適的材料。

下一步操作是測(cè)試材料的球形度、氧含量、粒徑分布等內(nèi)容，只有達(dá)標(biāo)的材料才能用于下一步制作。這是金屬材料的霍爾流速測(cè)試的過(guò)程，將一定量的金屬粉末通過(guò)固定口徑的通道，查看通過(guò)的時(shí)間�；魻柫魉俚闹笜�(biāo)越好，代表這個(gè)材料流動(dòng)性越好，將來(lái)打印的質(zhì)量會(huì)越好。王小軍正在稱(chēng)量50克的鈷鉻合金材料。

王小軍正在觀(guān)察一次鈷鉻合金材料的霍爾流速時(shí)間。

除了霍爾流速測(cè)試，王小軍正在測(cè)試材料粉末的激光粒度。這項(xiàng)測(cè)試用于了解金屬粉末材料的顆粒大小。

當(dāng)金屬材料通過(guò)測(cè)試后，王小軍會(huì)對(duì)將要制作的產(chǎn)品進(jìn)行電腦建模，通俗地來(lái)說(shuō)就是“畫(huà)圖紙”。即將打印的是鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪。運(yùn)用專(zhuān)業(yè)建模軟件，對(duì)葉輪進(jìn)行模型設(shè)計(jì)和支撐設(shè)計(jì)。

王小軍正在和同事討論模型的設(shè)計(jì)合理性。在3D打印的過(guò)程中，給金屬3D打印樣件加支撐是必不可少的的一個(gè)環(huán)節(jié)，它的設(shè)計(jì)合理性直接決定了是否能成功打印及打印質(zhì)量。

來(lái)到打印設(shè)備間，產(chǎn)品制作來(lái)到了最令人期待的環(huán)節(jié)。王小軍和同事正在屏幕前做著打印材料之前最后的準(zhǔn)備工作。

華曙高科采用的是選擇性激光熔融技術(shù)，打印機(jī)控制激光在鋪設(shè)好的粉末上方選擇性地對(duì)粉末進(jìn)行掃描，金屬粉末被選擇性的熔化后快速冷卻成型。然后活塞使工作臺(tái)降低一個(gè)層厚的高度，新的一層粉末鋪在已成型的當(dāng)前層之上，設(shè)備調(diào)入新一層截面的數(shù)據(jù)進(jìn)行激光熔化成型，此過(guò)程逐層循環(huán)直至整個(gè)產(chǎn)品成型。

整個(gè)加工過(guò)程在惰性氣體保護(hù)的成型室中進(jìn)行，以避免金屬在高溫下氧化。透過(guò)玻璃，王小軍仔細(xì)觀(guān)察著成型室內(nèi)的打印情況。

一個(gè)不大的葉輪完成打印也需要數(shù)個(gè)小時(shí)。在等待成型的過(guò)程當(dāng)中，王小軍和負(fù)責(zé)打印的操作人員討論著工作進(jìn)展。

數(shù)小時(shí)后，一個(gè)嶄新的鋁合金葉輪出現(xiàn)在成型室內(nèi)。在打印結(jié)束后，王小軍會(huì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行清粉處理，并進(jìn)行去應(yīng)力退火，以及相關(guān)后處理工序。

打印結(jié)束并不意味著產(chǎn)品的完成。與此同時(shí)，王小軍會(huì)將相同材料打印出來(lái)的樣件，用力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)，對(duì)燒結(jié)樣件強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

只有通過(guò)這一步的檢測(cè)，一個(gè)合格的金屬3D打印產(chǎn)品才算完成。這一步一步工序背后，也體現(xiàn)著以王小軍博士為代表的華曙高科嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ硲B(tài)度。

從一堆待篩選的金屬粉末，到一個(gè)亮麗的金屬葉輪，王小軍用嚴(yán)謹(jǐn)而又神奇的3D打印詮釋了“從0到1”的技術(shù)之美。3D打印技術(shù)打印的不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，一次成型，能有效保證零件整體性，縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)驗(yàn)證周期，提高研發(fā)與生產(chǎn)效率。而作為中國(guó)3D打印技術(shù)行業(yè)領(lǐng)頭羊之一的華曙高科，也將繼續(xù)昂揚(yáng)奮進(jìn)。

來(lái)源：央廣網(wǎng)