突破性超高精度金屬打印，云耀深維2021年獲紅杉中國數(shù)千萬天使投資

來源：36kr

云耀深維目前可實(shí)現(xiàn)2-5微米的超高精度, Ra0.8-1微米的表面光潔度。

金屬增材研發(fā)商「云耀深維」在2021年已完成來自紅杉中國種子基金、深圳高新投正軒、PNP的數(shù)千萬天使輪融資，本輪融資用于產(chǎn)品研發(fā)及創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)建設(shè)。預(yù)計(jì)2022年中開放Pre-A輪融資窗口，Pre-A輪融資將用于產(chǎn)品研發(fā)、團(tuán)隊(duì)擴(kuò)建與市場拓展。

云耀深維供圖

金屬增材制造，直觀的業(yè)務(wù)形態(tài)為3D金屬打印，自90年代發(fā)展至今擁有眾多的技術(shù)路線，目前以L-PBF（Laser Powder Bed Fusion激光粉末床融合）等路線為市場主流技術(shù)。金屬增材制造根據(jù)成品3D模型直接進(jìn)行數(shù)控的分層熔鑄打印、并一次制作成型，無須像傳統(tǒng)金屬鑄造一樣進(jìn)行高難度的復(fù)雜開模，或者分步制造組件再復(fù)雜組裝成型、并在這個(gè)過程中形成大量的損耗。理論上，金屬增材制造在制造結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜的金屬構(gòu)件方面，相對傳統(tǒng)金屬鑄造具備優(yōu)勢，也因此備受產(chǎn)業(yè)界期待。

但是由于金屬增材制造涉及高度復(fù)雜的物理過程機(jī)理，不同的金屬材料還存在不同的物理特性，金屬增材制造成果受到金屬材料工程、鋪粉及熔融工藝技術(shù)路線、掃描路徑規(guī)劃算法、工藝參數(shù)設(shè)置及其他輔助設(shè)備等系統(tǒng)性影響，作為新興工藝的金屬增材，有幾大方向需要繼續(xù)優(yōu)化。

首先，金屬增材打印精度和表面光潔度有待提升。在傳統(tǒng)金屬加工已可以實(shí)現(xiàn)微米級的加工精度時(shí)，金屬增材的制造精度始終局限在數(shù)十微米至百微米的精度區(qū)間之內(nèi)；同時(shí)表面光滑度大約維持在Ra7 -20微米區(qū)間內(nèi)，低于傳統(tǒng)金屬加工可實(shí)現(xiàn)的類鏡面光滑度。

其次，金屬增材由于其特有的逐層制造的生產(chǎn)原理，導(dǎo)致打印效率不高，為降低制造成本帶來了困難。 此外，金屬增材在打印過程中因?yàn)闅堄鄳?yīng)力、熱影響區(qū)等因素產(chǎn)生裂縫與孔隙，并進(jìn)而引起金屬疲勞問題，也需要通過不斷地深度研究、改進(jìn)工藝去解決。 隨著技術(shù)的進(jìn)步，金屬增材制造的成熟應(yīng)用場景從主要集中于小批量研發(fā)試產(chǎn)開始走進(jìn)了航天航空、醫(yī)療器械、模具等領(lǐng)域。

“我們希望通過實(shí)現(xiàn)高精度的金屬增材制造，專注于小型高精度復(fù)雜功能件的大批量生產(chǎn)，與傳統(tǒng)金屬加工形成互補(bǔ)及部分場景形成替代�！眲�(chuàng)始人沈李耀威與尹伊君向36氪表示。

云耀深維成立于2021年，主要提供L-PBF/SLM技術(shù)全工藝鏈解決方案，包括各類金屬的小批量至大批量打印服務(wù)、定制化3D金屬打印設(shè)備研發(fā)與高性能的新型金屬粉末材料打印工藝研發(fā)服務(wù)，可打印金屬材料包括包括鎳基、鈦基、鐵基、鈷基、重金屬鎢、貴金屬黃金等。創(chuàng)始人沈李耀威曾在激光金屬粉床增材制造技術(shù)LPBF/SLM的發(fā)明機(jī)構(gòu)-德國弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所Fraunhofer ILT擔(dān)任資深科研工程師，多年師從LPBF/SLM技術(shù)發(fā)明者。

云耀深維目前可實(shí)現(xiàn)2-5微米的超高精度，與金屬增材過往所實(shí)現(xiàn)的數(shù)十至上百微米精度相比，實(shí)現(xiàn)了量級提升。“超高精度打印最重要的技術(shù)難點(diǎn)之一，是對10-20微米以下的超細(xì)粉末實(shí)現(xiàn)完美打印。”創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)向36氪介紹道。

云耀深維供圖

由于超細(xì)粉末容易形成團(tuán)簇效應(yīng)、為金屬增材制造的鋪粉過程造成嚴(yán)重困擾，因此金屬增材制造過往都需要篩棄15微米以下的超細(xì)粉末。云耀深維自研的鋪粉系統(tǒng)通過綜合技術(shù)手段消減粉粒間的吸引力，使得鋪粉過程一次性良好完成。同時(shí)，公司自主研發(fā)的新型氣體輸送裝置，在鋪粉及熔融過程中，向成型腔體輸送流速均勻、無紊流的惰性氬氣實(shí)現(xiàn)粉體的保護(hù)，同時(shí)精準(zhǔn)帶走因熔融形成的汽化、霧化金屬物。

超高精度打印的第二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)來自超細(xì)激光光斑的精準(zhǔn)控制，云耀深維的光路系統(tǒng)目前可實(shí)現(xiàn)直徑20微米的光斑控制。由于制造構(gòu)件打印精度高，設(shè)備輸出功率的輕微浮動(dòng)便可能造成光斑范圍和熱量的不穩(wěn)定，并使得光斑附近發(fā)生預(yù)期之外的冶金機(jī)理作用，使得預(yù)定規(guī)劃工藝路徑無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的成型效果。

云耀深維供圖

“在給定一個(gè)控制電流比如說十毫安，哪怕是同一生產(chǎn)廠商的同一型號設(shè)備的每一次激光輸出功率，都會有細(xì)微的浮動(dòng)，這在超高精度成型下是不允許的。因此我們對每一臺激光設(shè)備的輸出功率都有非常嚴(yán)格的調(diào)試、指標(biāo)控制，并形成浮動(dòng)調(diào)控�！眲�(chuàng)始人表示。

此外，云耀深維已實(shí)現(xiàn)Ra0.8-1微米的表面光潔度，主要得益于高效的工藝規(guī)劃，即將金屬成品3D模型轉(zhuǎn)化為最優(yōu)的制造策略，其中包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、切片選擇、參數(shù)設(shè)置與打印路徑規(guī)劃。優(yōu)秀的路徑規(guī)劃策略，不但可以帶來較好的幾何精度和光滑表面，同時(shí)也可以減少構(gòu)件的殘余應(yīng)力，減少其脆性裂紋和孔隙，從而提高穩(wěn)定性。“我們的工藝規(guī)劃同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了大部分結(jié)構(gòu)10度角度以上無需支撐、自由打印�！�

“高精度和高光滑表面的實(shí)現(xiàn)，讓我們能夠?qū)Ｗ⒂谶@個(gè)細(xì)分領(lǐng)域并發(fā)揮金屬增材的優(yōu)勢�！眲�(chuàng)始團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，“我們認(rèn)為在小尺寸高精密的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造中，比如一個(gè)直徑5毫米的、內(nèi)部有復(fù)雜的多孔多流道的金屬構(gòu)件，我們高精密一次成型的制造成本與效率，是可以跟任何一個(gè)同等精度的傳統(tǒng)金屬鑄造工藝進(jìn)行PK的�！�

云耀深維同時(shí)也為客戶提供定制化設(shè)備和工藝研發(fā)服務(wù)，這主要是考慮到國內(nèi)金屬增材OEM市場較為空白。設(shè)備研發(fā)方面，主要依托與云耀深維自研的光路系統(tǒng)、預(yù)熱系統(tǒng)及材料工程儲備等軟硬核心模塊進(jìn)行母機(jī)研發(fā)，并根據(jù)客戶產(chǎn)品特征比如厚薄、多孔、長寬進(jìn)行有限的定制開發(fā)。此外，在定制化的研發(fā)服務(wù)方面，云耀深維也會首先研判研發(fā)合作面向的場景是否廣闊、對后續(xù)的產(chǎn)品化以及標(biāo)準(zhǔn)化積累是否有利，以此平衡定制化投入。

“早期的客戶還是面向航天航空和醫(yī)療等L-PBF已經(jīng)完成教育的行業(yè)，積累更多的標(biāo)桿性客戶案例。我們已經(jīng)也和半導(dǎo)體、新能源等金屬增材尚未涉足的行業(yè)開始合作，我們期待在這些行業(yè)能推進(jìn)較大規(guī)模的商務(wù)落地。”創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)補(bǔ)充道。



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