鉑力特王佳駿：金屬增材制造助力產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新

2021年10月14日-15日，由上海市增材制造協(xié)會、中國航發(fā)上海商用航空發(fā)動機制造有限責(zé)任公司聯(lián)合主辦的“中國航空航天增材制造技術(shù)發(fā)展論壇”在上海滴水湖舉辦。鉑力特技術(shù)研發(fā)部部長王佳駿在本次論壇上發(fā)表了題為“金屬增材制造助力產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新”的主旨演講。

△鉑力特技術(shù)研發(fā)部部長王佳駿

在演講中，王佳駿介紹了鉑力特的發(fā)展歷程、主營業(yè)務(wù)以及未來發(fā)展。王佳駿表示：“鉑力特成立于2011年，在過去10年的發(fā)展中有幸參與了眾多國家重大科技項目，累計裝機應(yīng)用5000余件，2019年在科創(chuàng)板上市。目前公司員工超過1100人，研發(fā)人員占比約30%。當(dāng)前主營業(yè)務(wù)涵蓋金屬3D打印設(shè)備、工藝技術(shù)服務(wù)、定制化產(chǎn)品和金屬3D打印材料。公司二期建設(shè)的粉末線、產(chǎn)品線、裝備線、研發(fā)中心在2021年全部投入使用。”

之后，王佳駿分析了國外幾家代表性的公司在航空航天增材制造方面的成果，比如GE研發(fā)的GE9X發(fā)動機擁有300多個3D打印零件；SPACE X將增材制造技術(shù)全方位融入設(shè)計；西門子3D打印燃氣輪機葉片并不斷拓展應(yīng)用深度等。

這些公司在應(yīng)用增材制造技術(shù)的過程中，都是通過對產(chǎn)品進行設(shè)計優(yōu)化提升產(chǎn)品及系統(tǒng)性能、減重與成本節(jié)約、提升產(chǎn)品競爭力。王佳駿表示：“產(chǎn)品優(yōu)化涉及結(jié)構(gòu)、材料、工藝三個方面。而且，基于增材制造的產(chǎn)品設(shè)計還需要思考四個問題：是否被3D打�。渴欠襁m于3D打�。咳绾芜m于3D打�。咳绻�用3D打印提升價值？”

基于增材制造的產(chǎn)品設(shè)計也經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：AM——AFAM——DFAM，隨著技術(shù)的不斷成熟和設(shè)計能力的提升，增材制造的技術(shù)優(yōu)勢和潛力也被更大的發(fā)揮出來。基于增材制造設(shè)計的產(chǎn)品，在性能、減重、制造周期等方面均有提升。

王佳駿表示，常用的基于增材制造的典型優(yōu)化結(jié)構(gòu)特征主要包括：中空夾層及點陣結(jié)構(gòu)、空間拓撲結(jié)構(gòu)、薄壁肋條強化結(jié)構(gòu)、空間曲面/極小曲面散熱特征、功能優(yōu)先的流道排布、微孔結(jié)構(gòu)等。

王佳駿還針對這些典型優(yōu)化結(jié)構(gòu)特征列舉了多個鉑力特的應(yīng)用案例，包括拓撲支架、輕量化支架、多尺度結(jié)構(gòu)、蓋板、轉(zhuǎn)向節(jié)等。以拓撲支架為例，通過優(yōu)化設(shè)計+3D打印，這個支架的加工周期縮短至5h，材料利用率達95%，零件重量從670g減為245g，減重達到64%。

同時，鉑力特在論壇現(xiàn)場的展臺上展出了所介紹的拓撲支架。

△拓撲優(yōu)化連接件及原型（左：優(yōu)化前 右：優(yōu)化后）

在采訪中，王佳駿告訴南極熊：“增材制造與設(shè)計創(chuàng)新應(yīng)該是相互融合、相互促進的關(guān)系。一開始，增材制造技術(shù)主要用于原型驗證，人們關(guān)心更多的是這項技術(shù)行不行，能不能做出來。這個階段主要是由工藝研究單位和產(chǎn)品制造單位為主，設(shè)計單位不直接承接制造，雙方之間會有一些脫節(jié)。隨著增材制造特別是近三年的發(fā)展，設(shè)計單位也開始重視增材制造，在這方面去做一些深入的工作，這是一項變革�！�