東北大學(xué)千葉晶彥：日本已安裝350多套工業(yè)級3D打印系統(tǒng)

由中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、南方日報共同主辦，佛山市，南海區(qū)，大瀝鎮(zhèn)三級政府支持的第五屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會于2018年6月17/18日在佛山大瀝成功舉行，日本東北大學(xué)的千葉晶彥教授在報告中介紹了日本在金屬3D打印領(lǐng)域的進展，下面是演講全文：

千葉晶彥：女士們、先生們，大家好，我叫千葉晶彥，來自日本東北大學(xué)金屬材料研究所。我今天跟大家演講的內(nèi)容是：3D打印增材特別是電子束增材的制造。

日本東北大學(xué)是在日本的仙臺，首先我會介紹日本3D打印目前技術(shù)情況，第二介紹日本目前增材制造的研發(fā)，包括TRAFAM（未來增材制造技術(shù)研究協(xié)會）。TRAFAM是在日本的項目，有點像中國的863計劃，主要針對于3D打印和新型技術(shù)的設(shè)備和各種材料研究方面的項目，TRAFAM到底起到什么樣的角色？還有我們目前技術(shù)發(fā)展的層面，以及在增材生產(chǎn)方面有什么樣新型的研究？

TRAFAM是未來增材的技術(shù)研究協(xié)會，目前日本3D打印設(shè)備已經(jīng)有很多公司研發(fā)出來，90年代開始就針對3D打印特別是增材進行研究，在這里面有很多家公司比如說庫加馬（音）教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊，包括增材的噴嘴、燒結(jié)床設(shè)備等，包括覆模的技術(shù)、光聚技術(shù)，以及材料擠出技術(shù)，這些市面上現(xiàn)在都有很多。

其中有幾家公司我得強調(diào)一下，包括CMET和D—MFC，目前在日本他們已經(jīng)擁有350多套系統(tǒng)，這個數(shù)量已經(jīng)很了不起了。Aspect主要開發(fā)塑料粉末床的融合系統(tǒng)，2006年這套系統(tǒng)成型。其他包括羅蘭、木佗公司采用光聚技術(shù)開發(fā)一個系統(tǒng)。Matsuura的增材系統(tǒng)是2003年研發(fā)的，采用激光燒結(jié)和銑床技術(shù)來進行加工，后來2016年又推出了一個比較大型的，600×600MM的綜合型增材系統(tǒng)，還有2014年開發(fā)出一個混合金屬增材生產(chǎn)系統(tǒng)，效率非常高；還有DMG  MORI公司推出混合增材生產(chǎn)系統(tǒng)，使用的是LMD和五軸銑削床，這是2013年推出的系統(tǒng)，當時就在大型東京展覽會上展出。YAMAZAKI公司在2014年推出了混合多項目型的增材生產(chǎn)系統(tǒng)，使用的是激光熔復(fù)加工。OKUMA公司在2016年推出一個混合型增材生產(chǎn)系統(tǒng)。

目前的技術(shù)發(fā)展情況是怎樣的？日本對整個3D打印非�？春�，從政府到民間都不斷發(fā)力。3D打印技術(shù)從2014年我覺得就已經(jīng)是開始騰飛的感覺，目前多達350多套的生產(chǎn)系統(tǒng)在市面上運作。還有日本的整個行業(yè)協(xié)會對此很重視，包括日本的3D打印行業(yè)協(xié)會在2014年投資3650萬建立起一個技術(shù)研究增材制造協(xié)會（TRAFAM），就跟中國的863計劃一樣很大的研究項目，有很多頂尖科學(xué)家和眾多研究機構(gòu)以及30多家營利性的公司參與。未來將會以3D打印技術(shù)為核心的制造業(yè)革命為研究中心，以此來開展研究計劃，包括注塑機械、噴射工具、3D打印機等等，這些都是制造業(yè)的革命性技術(shù)，我們相信這些革命性技術(shù)會帶來極大的改變。包括東北大學(xué)、東芝、三菱重工、豐田、本田、東洋、尼康等等都已經(jīng)囊括進來，有30多家企業(yè)都在市場上享有很高的口碑，我們相信他們的參與將會給整個協(xié)會針對顛覆性革命技術(shù)發(fā)展研究工作帶來極大的支持。

TRAFAM將會以金屬增材生產(chǎn)為核心，這樣一種創(chuàng)新性技術(shù)將成為我們研發(fā)的重點，我相信它也是催生下一代產(chǎn)業(yè)進步的一個偉大契機，而且所有這些金屬增材的制造將是高附加值的，而且不僅對于日本，對于全世界的工業(yè)發(fā)展將會帶來很多的革命性變革。為什么？因為TRAFAM所推出的技術(shù)都是符合全球最高標準的技術(shù)，它能夠針對于很多復(fù)雜形狀的產(chǎn)品進行加工。2014年到2018年這5年時間是TRAFAM成立的第一個5年，一系列項目都得以推行，包括新型3D打印機設(shè)備、增材和軟件開發(fā)都非常順利，所以TRAFAM變成了全日本的一個合作機構(gòu)。

目前針對于增材方面的研發(fā)有幾個特點：
第一個特點是高效。以2013年度作為衡量，它的速度提高了10倍。
第二個特點是精確度很高。針對以前的打印來說，它的精度提高了5倍以上。
第三個特點是規(guī)模很大。在當前的技術(shù)情況之下，整個規(guī)模提升了3倍以上。還有不同的金屬層面，我們知道，包括小到1毫米以下的即微米級別的，都能夠非常精準，包括一型EB、二型EB、三型EB都能夠進行生產(chǎn)，我們還有開發(fā)電子束和激光束，這些光源產(chǎn)品都一一推出。左上角是電子束，包括粉床的融合，這是一個實驗臺，中間也是粉床的融合，主要針對不同的金屬層，是一個新型生產(chǎn)情況。右上角也是一個粉床融合，是大規(guī)模的。還有其他的一些類型，包括激光束的生產(chǎn)系統(tǒng)。左上角的圖片是電子束生產(chǎn)系統(tǒng)，同時也是一個粉床的融合，可以針對不同的金屬層，型號比較小的進行生產(chǎn)。我們關(guān)注它的焦點技術(shù)在哪里？在于它的性能極高，電子束是6000w，可以針對不同的金屬粉進行開發(fā)，打印效率每小時215CC，成型尺寸500毫米×500毫米×600毫米。

最后總結(jié)一下，從2013年成立以后，從2014到2018年整個5年之間，增材系統(tǒng)在日本急劇增加，已經(jīng)有350多套系統(tǒng)。由于日本公司愿意做得更多，所以越來越多的風(fēng)投都投入進來，特別是我們知道日本和美國合作比較緊密，當時奧巴馬總統(tǒng)在位時也提出大家開發(fā)要關(guān)注新型科技，因此3D打印技術(shù)得到了更多政府和民間的支持。我們在日本開發(fā)的混合增材生產(chǎn)系統(tǒng)都以機床為準，非常高精尖。TRAFAM2014年總共開發(fā)5款以上的增材生產(chǎn)機器，這些機器都是高速、高精度，F(xiàn)Y2015在2014年開發(fā)，2015年推出市場。TRAFAM還和機構(gòu)開發(fā)下一代工業(yè)3D打印機器設(shè)備。未來能夠做到更加地自動化。

我給大家看一個案例，髖關(guān)節(jié)的制造，這個材料熔解過程當中非常順暢，整個過程配套EBM的方法來測定它的多孔結(jié)構(gòu)，這種做法非常高效，而且很清楚，整個流暢也很順暢。對于這種表面多孔結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的都能夠做得很好。所以說學(xué)術(shù)界的研究對增材的制造過程還是貢獻很多，比如說之前的熔解過程不太順暢，只要是有可能做到的我們?nèi)�部都能夠覆蓋到位。

因此3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方面的應(yīng)用將會很大，我們對此毋庸置疑，每年推出的醫(yī)學(xué)植入體、牙科方面需求數(shù)量很大，EBM系統(tǒng)是用電子束生產(chǎn)方式來進行生產(chǎn)的，我們相信3D打印技術(shù)非常有前景。

我就介紹到這里，謝謝大家！