【第三屆世界3D打印大會】顏永年：金屬3D打印技術需要和傳統工藝相結合

2015年6月3日至6月6日，第三屆世界3D打印大會在成都隆重舉行。南極熊3D打印網作為3D打印專業(yè)的互動媒體平臺，到現場為大家從南極熊的視覺來觀看了解這次3D打印領域的重大會展會議。下面請看南極熊·第三屆世界3D打印大會系列—— 世界3D打印技術產業(yè)大會的那人那事，顏永年：金屬3D打印技術需要和傳統工藝相結合。

顏永年：非常高興跟大家分享我們在金屬3D打印方面思考的一些問題和獲得的一些初步成果。

我報告的題目內容有幾個方面：第一、金屬3D打印有多少種、常用的是哪些、和我們關系密切的是哪些？第二、金屬3D打印從制造科學、材料成型學、制造一個零件的角度來看有什么不足？我們應該認識它的缺點。第三、3D打印需要和傳統工藝相結合。

下面介紹四種我們當前在思考或者是試驗的內容，主要是激光粉末熔化、激光粉末熔覆、電子束熔覆、電子束熔化。

第一種是SLS。先看一些案例：同軸送粉和偏軸送粉的熔覆，激光從軸心下來，粉末沿著它，粉末呈一個角度作用下來；激光在中間，藍區(qū)是粉末束流，氣體在下面，聚焦要聚焦在下面一點。五軸聯動機器人的熔覆，可以看到它的靈活性非常好。這是熔覆LCE，做一個稍微復雜一點的葉片，我們也可以簡單看一下(PPT)：這是我們公司正在做的葉片的一個共享，這是水平走向和垂直走向的。這是我們做材料性能試驗的。這是最近做的一些試驗結果。這是設計的一臺熔覆機床，主要是為球閥表面的強化，可以做出兩米直徑的球；這個機床我們生產了一臺，銷售了一臺。還有高鐵輪對的熔覆，對高鐵輪對的熔覆很有好處。這是對軋輥軸的熔覆。

第二種是SLM。這是它的原理圖：SLS是基礎燒結的，熔化和燒結其實原理一樣只是功率不一樣。這是我們公司做的一些案例：冷卻流道、為長虹集團做的注塑模、用鈦合金材料模仿生物醫(yī)藥應用的東西、批量生產的商業(yè)化工業(yè)SLM產品以及科教領域推出的多功能SLM設備。為什么要開發(fā)多功能?從商業(yè)目的來看不是太值得，但是從發(fā)展3D打印、幫助教育、科研和培訓的角度，我認為多能功能是很有價值的，它可以減少使用者的投資，圍繞這個目的開發(fā)了一型二型的多功能設備。

第三、四種分別是EBAM和EBSM�，F在美國CRK公司EBAM可做到很大的成型量。EBSM的成型箱和電子箱在一起，真空處理很困難。這是我們學校04年做的EBSM，當時應該是比較早的一臺。這個體積超大型的是EBAM，打印尺寸可達6m*1.2m。這些為3D打印未來的發(fā)展提出了很好的案例，我認為3D打印要用大功率，所以我們要把3D打印的成型量及熔覆量往大功率發(fā)展。

下面我談談3D打印的技術有什么不足，為什么要跟傳統相結合？前面介紹的3D打印都是液固轉變，就是凝固，一個熔池變成固態(tài)，我們叫液到固的轉變。如果液固轉變做得好很容易做到平衡冷卻和快速細化，不存在偏析，因為鍛造大型的東西，偏析是一個很頭痛的問題，所以很小的熔池很容易做到斷裂極限，使流動極限能大幅度提高。超過鑄造、接近鍛造很容易，也能做到，但是還有先天不足。它不是一種非凝固的固態(tài)到固態(tài)的轉變，而是液固的轉變。

大家看美國一個公司的試驗：最后一項很不穩(wěn)定，前面也不是每一次都達到，這個現象很多搞3D打印的人沒有去應對，在高溫下重系的結晶，因為是流動狀態(tài)，必須有大量的技術流動，才能把這個東西加上去，才能使沖擊韌性達到要求值；我們不能只看到強度可以了，還要看到屬性、沖擊的熱性，這是3D打印技術上的不足之處。

傳統的結合為什么重要？我引用華盛頓郵報的一個報道：“技術創(chuàng)新帶來的實際經濟收益不會源自那些眩目的想法，而是源自正在趨于成熟的新興技術與傳統技術的巧妙結合”，這句話說得非常清楚，怎么結合呢?我認為是跟鍛造、擠壓相結合。就如跟德國的格林公司合作，推出用于高檔汽車輕量化的熔覆再進行珩磨，并和熔覆擠壓結合，固固轉變，動態(tài)再結晶，就可使產品沒有偏析、沖擊韌性提高、熔覆提高；再通過擠壓提高塑性、韌性，最終獲得達標的產品。

我們有一個核電主管道，并且對它進行了很多的模擬試驗，也用過粉末成型，雖然目前還未實現，但我認為是可以實現的。用噴頭作出的變件成型：這是中間的中間體，再垂直熔覆與擠壓相結合，結果試驗以后出現很多問題。我昨天就此問題跟GE公司的交流，我認為熔覆鍛造需要進一步的發(fā)展，對像核鍋爐這樣幾百噸的東西，不可能全部熔覆完了再鍛造，因為沒有那么大的設備鍛造，必須邊熔覆邊鍛造。我們說的單元熔覆鍛造需要熔覆和鍛造反復進行。這是一個單元一個鍛造的示意圖，底部的熔覆和鍛造相結合(PPT)、桶部熔覆和鍛造相結合。我們國家在全世界做的7654工程、700噸鋼水、600噸鋼錠、500噸鑄件、400噸鍛件，我們能不能用3D打印技術，把一個核鍋爐從四年縮短到一年?這是我們努力的方向。這是鍋爐的一些設想圖：熔覆頭和鍛壓頭結合在一起，這是壓機（即剛說的飛機發(fā)動機粉末渦輪盤）。（3D打印在線）

更多內容請看3D打印專業(yè)媒體平臺南極熊·《第三屆世界3D打印大會的那些人那些事》，或者關注90%以上3D打印業(yè)界高層都關注的微信公眾號“南極熊3D打印”。