國產(chǎn)開源電子束金屬3D打印機(jī)，天津智束科技發(fā)布會

國產(chǎn)電子束金屬3D打印，越來越火熱了。

△電子束選區(qū)熔化（EBSM）金屬3D打印發(fā)布會現(xiàn)場

2018年1月5日，南極熊發(fā)現(xiàn)，天津清研智束科技有限公司（以下簡稱：智束科技）發(fā)布了其最新一代開源電子束金屬3D打印機(jī)QbeamLab。
△智束科技電子束金屬3D打印機(jī)

發(fā)布會在清華大學(xué)天津高端裝備研究院419會議室舉行，3D打印上下游產(chǎn)業(yè)的專家學(xué)者、企業(yè)家及媒體共計(jì)百余人參加了發(fā)布會。清華大學(xué)教授、智束科技首席科學(xué)家林峰，清華大學(xué)天津高端裝備研究院常務(wù)副院長何永勇，天津市東麗區(qū)科委主任、華明高新區(qū)管委會主任傅晟，工信部國家增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務(wù)秘書李方正等出席發(fā)布會并致辭。

△清華大學(xué)教授、智束科技首席科學(xué)家林峰致歡迎詞

電子束選區(qū)熔化（EBSM）金屬3D打印采用電子束作為能量源，在高真空環(huán)境下通過逐層熔化金屬粉末的方式制造實(shí)體部件。由于電子束的功率高、材料對電子束能量吸收率高，EBSM技術(shù)具有制件致密度高、氧含量少、熱應(yīng)力低、不易變形開裂、粉末耗材價(jià)格低、打印效率高等特點(diǎn)，在金屬材料特別是難熔難加工金屬材料的3D打印方面具備獨(dú)特優(yōu)勢和應(yīng)用價(jià)值，在骨科醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。


△電子束金屬3D打印原理

例如：包括愛康醫(yī)療在內(nèi)的國內(nèi)外多家醫(yī)療器械公司采用EBSM制造髖關(guān)節(jié)、椎體等骨科植入體，成功取得FDA、CFDA醫(yī)療注冊證書。GE公司采用EBSM技術(shù)批量化制造鈦鋁合金低壓渦輪葉片，制造成本與精密鑄造接近，重量減輕30%，將最終代替所有鑄造葉片，安裝于最新款的航空發(fā)動機(jī)中。


在很長一段時(shí)期，EBSM技術(shù)的研究與應(yīng)用絕大部分均基于金屬設(shè)備和平臺，國產(chǎn)自主裝備處于空白。智束科技以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)高性能EBSM裝備產(chǎn)業(yè)化為己任，朝著這一金屬3D打印技術(shù)高峰發(fā)起沖擊。早在2004年，以清華大學(xué)林峰教授為帶頭人的技術(shù)團(tuán)隊(duì)即開始瞄準(zhǔn)EBSM技術(shù)，成功開發(fā)了國內(nèi)首臺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)EBSM-150，并獲得國家發(fā)明專利。2015年，十余年的技術(shù)成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，成立智束科技并完成千萬元融資。今天，歷經(jīng)多年研發(fā)，性能全面提升，在國內(nèi)率先推出開源電子束金屬3D打印機(jī)QbeamLab。


智束科技目前獲得清華大學(xué)授權(quán)使用專利4項(xiàng)、獲國家授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)、實(shí)用新型專利7項(xiàng)、軟件著作權(quán)2項(xiàng)，承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng)，承擔(dān)天津市科技支撐計(jì)劃1項(xiàng)，是國家增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事單位，入選天津市東麗區(qū)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才計(jì)劃。

智束科技此次發(fā)布的電子束金屬3D打印機(jī)具有六大特點(diǎn)：核心軟件自主化、關(guān)鍵部件自主化、模塊化可定制、工藝參數(shù)開源、自診斷自恢復(fù)、長時(shí)間穩(wěn)定可靠。主要技術(shù)參數(shù)如下：最大成形尺寸200*200*240 mm3，精度±0.2mm，電子束最大功率3kW，電子束加速電壓60kV，電子束流0-50mA，陰極類型為鎢燈絲直熱式，最小束斑直徑200μm，電子束最大跳轉(zhuǎn)速度10,000m/s，極限真空10-2Pa，氦氣分壓0.05-1.0Pa可調(diào)，采用網(wǎng)格掃描法加熱粉床，粉床表面溫度可達(dá)1100℃，采用主動式冷卻塊進(jìn)行零件冷卻，采用光學(xué)相機(jī)進(jìn)行工藝監(jiān)控。


智束科技發(fā)布了2款與電子束金屬3D打印機(jī)配套使用的自主核心軟件，一是切片軟件GMslicer，軟件具備自動布局排樣功能，采用高效并行算法進(jìn)行切片，可輸出包括CLI在內(nèi)的多種層片格式。二是工藝控制軟件MetaBuild，該控制軟件同時(shí)兼容CLI層片文件和STL三維模型文件；對7組共計(jì)百余項(xiàng)工藝參數(shù)開源，允許用戶編程；所有模型的工藝參數(shù)包可分別指定，提高工藝優(yōu)化效率，方便用戶進(jìn)行新材料開發(fā)。智束科技希望通過開源的打印設(shè)備與用戶一起開發(fā)更多的新材料，打開3D打印更多的可能性。


QbeamLab電子束3D打印設(shè)備的送鋪粉裝置實(shí)現(xiàn)模塊化、可定制，模塊化設(shè)計(jì)的送鋪粉裝置可快速從真空室中整體拆裝，每個(gè)模塊的成形范圍可定制，用戶可以根據(jù)需要選擇；模塊化的送鋪粉裝置使得粉末清理更換更加高效，同時(shí)也為未來的連續(xù)化高效生產(chǎn)解決方案提供了接口。送鋪粉裝置采用主動式供粉專利技術(shù)，不依賴粉末流動性，具備更高的材料兼容性和可靠性，并且大大減少啟動打印的粉末量。

QbeamLab電子束3D打印設(shè)備搭載的電子束源最大功率3kW，加速電壓60kV。采用自主設(shè)計(jì)開發(fā)的聚焦掃描光學(xué)系統(tǒng)和高速線圈驅(qū)動器，最大跳轉(zhuǎn)速度達(dá)10km/s，通過分時(shí)控制，可實(shí)現(xiàn)100束以上的分束掃描。


為解決粉床加熱問題，QbeamLab設(shè)備采用網(wǎng)格掃描加熱（GridHeat）專利技術(shù)，粉床的溫度場更加均勻，熱應(yīng)力更低，可以最大限度地避免熱應(yīng)力導(dǎo)致的零件變形翹曲。

智束科技還在QbeamLab設(shè)備上搭載了基于機(jī)器視覺的電子束自動校準(zhǔn)系統(tǒng)。在機(jī)器維護(hù)中，需要進(jìn)行電子束校準(zhǔn)以保持打印精度，經(jīng)過校準(zhǔn)后，電子束可以在大幅面掃描中動態(tài)聚焦。手動校準(zhǔn)的數(shù)小時(shí)縮短至自動校準(zhǔn)的數(shù)分鐘，經(jīng)過培訓(xùn)后用戶可自行完成。

QbeamLab設(shè)備同時(shí)還搭載了增材制造在線監(jiān)控模塊AMonitor，該模塊采用高分辨率相機(jī)逐層記錄打印層片，分辨率達(dá)0.05mm，實(shí)現(xiàn)缺陷診斷和質(zhì)量檢查。

智束科技同時(shí)發(fā)布了和設(shè)備配套的兩種Ti6Al4V材料，粒徑范圍45-105μm，一種采用旋轉(zhuǎn)電極法制造，另一種采用電極感應(yīng)氣霧化法制造，以滿足不同用戶的需求。經(jīng)過X射線斷層掃描檢測，QbeamLab設(shè)備打印的Ti6Al4V零件致密度達(dá)99.96%，這正是得益于電子束的高功率密度和高能量吸收率�；�于QbeamLab打印平臺，智束科技已經(jīng)測試了316L不銹鋼、TA15鈦合金、鈦鋁金屬間化合物、鋁青銅、硬質(zhì)合金等材料，將擇機(jī)發(fā)布。


QbeamLab設(shè)備剛剛推出已經(jīng)在2017年獲得4個(gè)訂單，包括中船重工集團(tuán)、天津職業(yè)大學(xué)等知名企業(yè)和職業(yè)院校。值得一提的是，產(chǎn)品推出首年就獲得某海外知名企業(yè)訂單，成功實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)高端金屬3D打印機(jī)的出口。發(fā)布會上，部分訂單方如陜西恒通智能機(jī)器有限公司、湖南伊澍智能制造有限公司進(jìn)行了簽約。


智束科技表示，將不忘初心，砥礪前行，致力于成為國際一流的高能束金屬3D打印裝備及工藝集成解決方案的提供商。