【第三屆世界3D打印大會】專題討論：金屬3D打印的應用與材料前景

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(wǎng)作為3D打印專業(yè)的互動媒體平臺，到現(xiàn)場為大家從南極熊的視覺來觀看了解這次3D打印領(lǐng)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(shù)產(chǎn)業(yè)大會的那人那事，專題討論：金屬3D打印的應用與材料前景。


主持人：各位好，請各位嘉賓就座，我們馬上準備進行金屬3D打印材料的應用與前景專題的對話，我們邀請了一些重要的嘉賓對話。AP&C粉末公司總裁馬內(nèi)特，AP&A公司瑞典生產(chǎn)中心的總經(jīng)理Lars Taflin，陜西宇光飛利金屬材料公司總經(jīng)理蔡小魁，加拿大泰克納等離子體系統(tǒng)公司亞洲區(qū)經(jīng)理賈鹿，現(xiàn)代化南洋理工大學的張丹清小姐，還有顏永年教授。

首先有請AP&C粉末公司總裁馬內(nèi)特來為我們演講。

馬內(nèi)特：我是來自于AP&C粉末公司總裁，我們公司在加拿大。我主要談一下我們的錫鈦粉，以及其他的鈦粉制備技術(shù)。我們在04年開始就制造了鈦粉，每年會制造150噸，我們的銷售區(qū)域達到了20多個國家，其中在增材制造的領(lǐng)域占75%，我們在加拿大蒙特利爾的工廠有三千平方米，還有專利、等離子工藝等。我們同樣的也獲得了認證，也就是IS91000的認證。

我們的產(chǎn)品以及我們的工藝包括了PA等離子物化工藝，以及高球形、高流動性，為細粉空新球極低且一致的工業(yè)，以及細分收率高的優(yōu)點。同樣的我們還有良好的封裝密度、高流動性、細粉、空心球極低，整個工藝是非常穩(wěn)定的，并且有一些常態(tài)的自動化的設備進行控制，還有細粉的收率也非常的高。我們的整個工藝適應性是非常好的，有良好的適用于活性和高熔點的金屬，在標準的產(chǎn)品當中，它是TC4五級或者是三級，CP—TI純鈦，還有一些定制的合金，我們相信它也可以在很多的行業(yè)當中和工藝應用當中得到使用。

我們的粉，它的流通性非常好，粉末也非常的細，以及它的高球形，還具有星球少、良好的密度等特點，都是顯而易見的。在整個產(chǎn)品的流程中，它的整個密度通透性都非常好，它的化學穩(wěn)定性更好，并且它的活動性對整個產(chǎn)品最終的效率會有非常重要的作用。它在典型的等離子物化粉末狀和其他的情況下會有不同的變化。

我來講一下一個案例的研究，在空氣球球體夾帶的情況下可引起關(guān)鍵精加工不見蠕變和疲勞的問題，用這個技術(shù)來測量我們空氣空心球氣體夾帶，如何來做?首先把我們的粉末通過熱等靜壓制成棒，我們在美國也有這樣的一些做法，還有其他的一些大多數(shù)增材部件是熱等增壓，這樣可以看到整個的變化，就像你們知道氣體和熱能使他們進行熔化，它對于整個最終的成型都是非常重要的，這結(jié)果是非常好的。我們?yōu)榱诉M行對比，也把這個結(jié)果得到了一個發(fā)布，它的電級感應熔煉氣霧化，等離子感應熔煉氣霧化，還有容量上也會有不同;另外它的等離子反映容量也有不同的強度，他們會用在不同的航空領(lǐng)域，

另外我們還有等離子霧化PA優(yōu)于點擊感應熔煉氣霧化的技術(shù)，只需要三個反應器就可以完成這個工作，并且只要兩個操作人員就可以完成，我們的等離子物化PA與旋轉(zhuǎn)電機PREP對比，PREP生產(chǎn)更高。另一個工藝也是等離子霧化PA與等離子球化PS的比較，它的PS的生產(chǎn)率低，并且不規(guī)格粉末表面極大，因此樣含量高，而PS無法達到23級的氧含量限制，它符合國際的標準。同樣我們還有一些大型的氣霧化，等離子霧化PA，它的風險更大，它的噴嘴，它的球形密度更低，我們看到有很多的例子，它有很多伴生顆粒，在很多情況下物體根本無法流動，它的利用方面收率太低，回收也是一個問題，回收的步驟繁雜，特別是在控制污染時，造成可追溯性方面的一些問題。

我們可能有最好的品質(zhì)，最高品質(zhì)的增材制造鈦細粉，我們?yōu)槊恳粋�特定的增材制造設備量身定制細粉，且已經(jīng)和主要的幾個航空公司和機構(gòu)合作。

主持人：AP&A公司是3D打印材料粉末材料提供商之一，我們感謝他們到中國發(fā)展。謝謝!下一位是Lars Taflin…

Lars Taflin：我是AP&A公司瑞典生產(chǎn)中心的總經(jīng)理�？ㄅ硖厝鸬浞勰┕�司是在紐約證券交易市場上市的公司，每年的營收超過20億美元。瑞典粉末市場公司是卡彭特下屬的公司，生產(chǎn)很多氣體、粉末以及霧化的產(chǎn)品，包括很多的關(guān)節(jié)，如髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)，并且生產(chǎn)一些航空產(chǎn)品的材料，還有在汽車領(lǐng)域的一些應用，像能源、工業(yè)、航空、醫(yī)學、消費者產(chǎn)品方面都有應用，所以我們的產(chǎn)品不僅僅是應用于制造和生產(chǎn)領(lǐng)域，也會用到牙齒、關(guān)節(jié)，及其他的消費品的產(chǎn)品當中。

今天我將跟大家介紹的是增材制造生產(chǎn)，以及我們相關(guān)的一些技術(shù)，可以讓大家看一下其中現(xiàn)在的一些技術(shù)，包括我們的激光、直接的金屬激光燒結(jié)，這兩項技術(shù)也是為我們制造當中的新技術(shù)，也為我們搭建平臺。我們把激光燒結(jié)分成溶絲技術(shù)，比如一個自由基的溶絲，通過這樣的技術(shù)可以建立不同的腔室，在內(nèi)腔室建立不同的層級，可以給大家舉一些例子，我們通過這樣不同的產(chǎn)品，可以是在腔室和旋轉(zhuǎn)機的螺旋獎，還有包括這個2.5的環(huán)、支架、分散器，通過三種不同的形式我們的產(chǎn)品在不的發(fā)展。我們看一下在增材使用的一些核心，我們包括基底是718、625、HX、247的一些基本合金，還包括一些鐵的基底，同時還有鋼絲的鐵機、F75型的CO、6A4V這個型號炭機和鈦，我想在這兒強調(diào)的是，這些金屬合金，尤其是化學方面，都是基于鍛造的一些需求，他們需要進行全程性的制造，所以我們從鍛造、旋轉(zhuǎn)方面都非常的精細化，我們已經(jīng)看到許多未來的材料，對于增材制造方面有很多的作用，下面來談一些基本的需求，尤其是金屬粉末。

首先最重要的就是化學，還有就是離子類型的分布，DMLS，需要10—41u，EBM是44—106u，對于MLM的型號更大，需要44—150u，還有一些其他的需求，比如說我們需要保證它的流動性、形態(tài)、清澈度，但是我想要強調(diào)一下，作為粉末制造公司，我們先來談一談化學，我有一些例子，就是625材料，根據(jù)AMS5666的標準，這個標準是建立于合金，我們看到的這些合金的標準，有著最小和最大值，因此如果看20%到23%，最高值和最低值有很大的區(qū)別，因此就有一個非常廣泛的標準，我們談到一些其他的元素，比如說鋁、鐵、鈣等，不同的金屬合金在應用當中會有不同的表現(xiàn)。所有的離子當中，還有一些氣體，比如說氧氣和氮氣，我們看到過這些氣體具體的應用情況，但是在一定的標準下，在增材制造方面他們似乎缺失了。我想談一談氣體方面的一些細節(jié)，首先95%是有著氮氣，你可以看到不同的顏色代表著不同的數(shù)值，我們可以看到氧氣和氮氣的區(qū)別，你可以看到有一個變化值，最低值其實含量還很大，比如說這個離子的類型小于44u的，他們的氧氣含量比較高，因此你可以看到，具體來說小于44u的這個類型，就可以看到，但是小于250u的，它的氧氣含量是最低的。我們看到還有一些基本的需求，舉個例子：如果你買的是-44u的粉末，我們的規(guī)格有100種，我們從0.1可以上升到63的最高值，比如說+44u，我們可以得到一些0、1、2、3這樣的規(guī)格，這樣的允許值和最大值，因此這就讓我們的制造業(yè)很難進行有效的制造，并且進行全球的推廣，我們需要針對不同的情況進行不同的調(diào)整，因為有不同的大小和類別。

在總體的標準中，需要建立一個統(tǒng)一的標準。作為一個粉末制造商，如果我們要傳輸制造用的粉末，比如說合金，或者是非金屬制的粉末，針對非金屬的污染，我們都需要提供這樣的服務。我們在制作粉末領(lǐng)域非常在行，尤其是清潔污染方面，因此我們把它作為日常的工作，我們想要給予粉末使用者，告訴你們可以在什么時候去使用哪一種粉末來避免污染，并且針對某種污染情況，可以改變機器的處理程度，以及它的質(zhì)量標準，或者還有其他的體制可以運行，比如說你的打印機，你的打印機供應商。我們說到了體制系統(tǒng)，可以運用不同的粉末，從空氣傳播方面來說這個灰塵是一個空氣傳播的污染物，在這個領(lǐng)域需要考慮針對污染的粉末。

談到PSD改變以及點化離子，我們通過3D打印機，可以打印出800pm的物體，具體來說這個粉末我們需要考慮整個使用粉末的環(huán)境，剛剛也談到了潛在性的微結(jié)構(gòu)缺陷，如果這個缺陷發(fā)生了，我們可以將表面部分進行修復，我相信使用粉末加工對于未來來說是一種概念。我們能夠看到在增材制造方面會有這樣大量的粉末加工，對于鍛造或是工藝所需要的合金設計，可針對一些化學目標進行調(diào)整，以提高機械功能。我們需要在粉末加工過程需要評估價格的優(yōu)惠性和成本，再具體到氧氣的需求，在使用粉末的時候，盡管它有提供一定的經(jīng)濟效益，但是它還是需要嚴格的研究，以及它的氧化性和這個過程中所產(chǎn)生的污染。這就是我所要談的主要的內(nèi)容。非常感謝!

主持人：非常感謝taflin先生的報告。下面請蔡小魁，陜西宇光飛利金屬材料公司總經(jīng)理。

無論從市場規(guī)模還是技術(shù)發(fā)展程度，都像是看到了苗頭，但是我也想給大家傳遞一個信息，我們能看到的往往是冰山一角，就像是在國外有無數(shù)的應用，他們在能夠宣傳的領(lǐng)域里內(nèi)涵重大，有一些也是不能說的，比如像美國的F117戰(zhàn)斗機，某一些部位用了這些東西不能說，國內(nèi)3D打印業(yè)內(nèi)的企業(yè)也是，我們看不到一些真正用起來，用在哪些方面的細節(jié)，這往往也有一個現(xiàn)象，就是我們自己用在上面的關(guān)鍵的東西，可能不能說。

陜西宇光這個企業(yè)是2000年投產(chǎn)的，做球形技術(shù)粉末有15年歷史，它的產(chǎn)品從面向鍍膜、燒結(jié)到最后進入了3D打印的主市場，從投產(chǎn)到現(xiàn)在走過了漫長的發(fā)展歷程。從3D打印中的傳統(tǒng)工業(yè)來看，我個人認為它不是對傳統(tǒng)市場的替代，也不是對于傳統(tǒng)市場的一種頂尖程度的尖端制造的必要條件，但它可以是充分條件。這個工藝現(xiàn)在面臨的是一個高成本，低效率的情況，但是真正用于航空航天工業(yè)生產(chǎn)的時候，它能體現(xiàn)的更多的是一種創(chuàng)新，比如說我們每一個制造業(yè)角色的工作人員要做一個汽車，他知道如果在某一個方面有一個關(guān)鍵件能在高性能指標上有所改變，那么它就可以在這方面有所突破，有所創(chuàng)新。在制造業(yè)來講，特別是機械制造業(yè)，我個人認為更多的是材料為王，一個企業(yè)的主產(chǎn)品，主要工藝性能指標往往就體現(xiàn)在關(guān)鍵材料上，關(guān)鍵材料與之對應的指標，包括加速度、主要的耐高溫指標、壽命指標，甚至有時候更多的是像航空發(fā)動機的補充，真空推進能力，這些指標都受制于材料。

我們在中國這樣工業(yè)技術(shù)不是特別豐富的環(huán)境下，有3D打印做支撐，對軍工企業(yè)、航天企業(yè)應該是雪中送炭。有一種觀點講3D打印對于傳統(tǒng)制造業(yè)是錦上添花，當傳統(tǒng)制造業(yè)水平不太高、效率比較低的時候，拿3D打印是一種應急、代替，我個人認為不是這樣的，在各種工藝的對比上，具有生產(chǎn)能力的工藝，最成熟的是渲染電機，在此基礎(chǔ)上我們開發(fā)的對應的產(chǎn)品，在這里也可以傳遞一些消息，像剛才AP&C公司說的一樣，他們有一種感覺，旋轉(zhuǎn)電極制造產(chǎn)品的力度，好像是到了75微米左右就做不下去了，傳遞不下去了，今天給大家傳遞一個消息，特別是航空業(yè)、軍工業(yè)、船舶業(yè)消息，這個消息可以傳遞給我們的設計部門，他們對這個指標有一個自己的評價，像剛才有的公司的觀點，我也說一下，球形金屬粉末作為傳統(tǒng)市場的替代，前途不一定是很大，但是它是最有生命力的，他能帶來創(chuàng)新的機會，在產(chǎn)品設計上以及產(chǎn)品的構(gòu)型上，對于設計員來講就是一個展開心目中理想之花的工具，就像是搞創(chuàng)造的人、做衣服的人，去設計新的款式，得到最理想的造型，包括像剛剛的圖片中有一個收納板開成的一個花朵，這個造型，如果是用傳統(tǒng)工藝是做不出來的，他給傳統(tǒng)工藝的沖擊更多的是帶來的新工藝、新方法、新思路的思維和展現(xiàn)，這個展現(xiàn)可能是最難得的。

對機械設計，航天產(chǎn)品，軍工產(chǎn)品，特別是船舶產(chǎn)品行業(yè)來講，3D打印跟它的關(guān)系是如何?如何來定位呢?我通常的概念是說它是傳統(tǒng)工業(yè)工藝方式設計理念的一種創(chuàng)新，對于設計部門是一種盛開心目中的理想之花的鑰匙，借助它能完成思路構(gòu)想。在傳統(tǒng)工藝和新的3D打印高效率的支持下，比如說每小時0.5公斤的制造能力，這個效率已經(jīng)是傳統(tǒng)工業(yè)可以接受的工作效率了，不但是設計員心目中理想之花綻放的工具，更是自己企業(yè)提高生產(chǎn)效率，小批量生產(chǎn)，至少是單件少于兩百個的時候，一定是一個有效的替代工具和最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N手段。

我們在金屬3D打印對軍工企業(yè)的發(fā)展來講，在老的傳統(tǒng)觀念中有一種感覺，質(zhì)量檢驗的過程漫長，產(chǎn)品驗證的過程可能是幾個月，我個人感覺這個問題不大，無論是國外產(chǎn)品還是國內(nèi)產(chǎn)品，真正走入軍工的時候都要走這一步，甚至在美國、歐洲、日本，真正的產(chǎn)品進入到軍工、醫(yī)學行業(yè)，他的驗證的過程和時間都是漫長的，如果是醫(yī)學的產(chǎn)品，真正的走完一個驗證的全過程，可能是十年，前三年可能做產(chǎn)品試驗，五年做壽命試驗，十年壽命試驗，最后人體的植入十年考核過關(guān)了，才能正式推出市場，在這點我們3D打印企業(yè)也得能耐得住性子，用自己產(chǎn)品的穩(wěn)定性和高質(zhì)量的可靠性去贏得軍工用戶，因為我本人也是對軍工企業(yè)的采購方式做了一些思考，今天也拿出來給大家分享。所有的軍工企業(yè)，對于咱們3D打印產(chǎn)品的應用來講都有一個產(chǎn)品的先試驗，然后性能驗證，再產(chǎn)品壽命驗證的過程。假設一個企業(yè)正常用我們的3D打印產(chǎn)品，到最后產(chǎn)品批量化生產(chǎn)，應該是6個月，完整的驗證周期，要想構(gòu)成產(chǎn)品，70%以上的占有率的話，可能是一年到兩年，這應該是按職能構(gòu)造的周期。

我們對在3D打印市場構(gòu)成上，特別是成本對市場的效率影響有一些感想，3D打印市場我們現(xiàn)在感覺到價格比較高，特別是進口產(chǎn)品，大家感覺到好幾千塊錢，真的是有點感覺成本像天文數(shù)字了，如果在中國的市場應用分兩個區(qū)域，一個是直接制造成形，直接用，大概的進口產(chǎn)品價格可能是幾千塊，這個產(chǎn)品的市場對象就應該是設計員手中的玩具，他是展開自己的設計思路、塑形結(jié)構(gòu)、傳統(tǒng)意義上的一朵花，可以制造出來，這是一個方向，它是解決有沒有的問題。再往市場走的過程中，就像逐漸走向追求效率可以接受的尺度。國內(nèi)的軍工企業(yè)可以接受的數(shù)字大概是每小時0.5公斤，還要保證性能，產(chǎn)品的器械加工的余量不超過8%，這個值應該也是我們所有的3D打印行業(yè)的人應該關(guān)注的一個指標，這個指標就代表著他可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)工業(yè)的發(fā)展，它的價格、進口的多少我不太清楚，我也不太好說，但是國產(chǎn)的價格我可以告訴大家，無論是高溫合金還是鈦合金，價格不超過五百，如果是國內(nèi)的，國產(chǎn)的可能不會超過兩千塊錢。

在這里我給3D打印企業(yè)提一個意見，特別是應用企業(yè)、用戶、設備制造商、行業(yè)構(gòu)成產(chǎn)品的各個環(huán)節(jié)，你們看到國外產(chǎn)品能出高價，幾千塊錢，國內(nèi)產(chǎn)品賣兩千塊錢性能一模一樣，非得砍價砍到一千塊錢，而且過一年才付錢，其實對國內(nèi)的粉末制造企業(yè)來說有點不公平，在這里我給大家做一個個人的承諾，國外有的國內(nèi)也能有，國外的全，國內(nèi)的不全可能是真的，因為國外面臨的市場是全世界的，國內(nèi)面臨的市場是局部的、小批量的、偶發(fā)式的，從這個角度來說國內(nèi)的企業(yè)還需要航天用戶，航空用戶，軍工用戶來支持，國外的你買多少錢，你花多少錢買國內(nèi)的是不是也比照執(zhí)行，當然這已經(jīng)不是我們學術(shù)討論的氛圍，但這是一個思想觀念的變革，我們在3D打印這個行業(yè)，能健康生長，生存下去，我們不要拿國外的產(chǎn)品質(zhì)量做尺子，拿國內(nèi)的價格要求來要求國外，這個過程我們挺困惑的，希望更多的時候有機會受相關(guān)部門的支持，希望能得到方方面面的支持，希望幫國內(nèi)的粉末制造企業(yè)一把。剛剛我也想到了，國內(nèi)的3D打印企業(yè)沒有條件說大家支持國貨就都買我的，我不這樣認為，同等質(zhì)量，同等價格我們希望支持國產(chǎn)的，有必要的時候應該在思想觀念上做一些調(diào)整。

主持人：謝謝蔡總！下面有請加拿大泰克納等離子體系統(tǒng)公司亞洲區(qū)經(jīng)理賈鹿做報告。

增材制造又稱3D打印，是一種以數(shù)字、模型文件為技術(shù)的直接制造技術(shù)，幾乎可以制造任意形狀的三維實體，3D打印的材料主要是金屬粉末、塑料、黏合材料等，打印后還需要一個燒結(jié)的步驟，才能得到一個最終的部件。

為什么現(xiàn)在增材制造這么火?主要有幾個原因：第一、增材制造的制作費用比較低廉，而且可對于復雜部件有很簡單、快速、創(chuàng)新的制造，因為我們現(xiàn)在不需要用很多的設備和復雜的設計，增材制造這種方式可以讓我們很快的從一個設計的理念到設計產(chǎn)品。第二、和常規(guī)的制造方式相比耗材低，這種制造方式是用粉末做原料，可以大大降低耗材。

目前的技術(shù)主要是激光燒結(jié)和電子束燒結(jié)，還有噴墨打印。我們公司主要是生產(chǎn)金屬粉末的，所以主要注重于前面兩種。增材對于粉末有比較高的要求，主要要求是要具有一個流動性高和堆積密度高的特點，流動性高可以保證打印粉末均勻順利的輸送到打印熔池，同時也保證粉末的重復使用;堆積特性高可以保證得到組織致密和低缺陷率或僥幸成型率。海綿鈦粉末，可以同時滿足流動性高和堆積密度高的要求，粉末很干凈，沒有小粉附著在球形粉末的表面上，從而影響粉末的流動性和堆積密度及粉末燒結(jié)。材料的種類主要是一些鈦，目前比較多的是鈦、鈦合金粉、鎳合金、鈷鉻合金、鎂鋁硅合金等。

我們公司的設備80%以上都是我們自己在工廠加工的。我們有一臺40千瓦的設備，主要可以用來做三個應用：納米粉末、球形粉末、做噴涂。泰克納公司座落在魁北克省蒙特利爾附近，大概離蒙特利爾40公里，這個公司是從大學里面分出來的，最早是從一個體炬(音)開始的，體炬是我們核心的技術(shù)，我們每一套設備都是根據(jù)客戶的需求來定做定制的，所以在開始的時候我們也有很多方案的設計、設備的設計等。我們還有一臺200千瓦工業(yè)化生產(chǎn)的設備，我們目前生產(chǎn)的粉末都是用這種設備來生產(chǎn)的。我們公司目前有70個員工，是多個學科人才組成的團隊。我們有設備公司和研發(fā)公司及粉末公司，粉末公司主要是用我們自己制造的設備，來生產(chǎn)一些高附加值的粉末。

下面我介紹一下感應等離子技術(shù)。

物體有三態(tài)，固體溫度升高變液體，液體溫度升高變氣體，再把氣體溫度升高就是等離子體。等離子有比較多的種類，主要是感應等離子體，是用感應線圈固化在陶瓷當中，當我們的等離子氣體通路到這個感應的磁場中就可以激發(fā)它，產(chǎn)生等離子體，產(chǎn)生高溫區(qū)，我們主要用等離子體這個高溫區(qū)對粉末進行處理。

舉例：我們70年代有一個體炬，比較簡單，它的操作時間會比較短，因為它的冷卻效果不是特別好，所以操作一段時間必須要停下來。我們現(xiàn)在的體炬是我們的專題，可以24小時連續(xù)操作。感應等離子體和其他體的區(qū)別是我們是沒有電極的，電極是一個易損件，而且高溫下容易侵蝕，可以氣化，但對于我們來說就沒有這個問題，我們最高溫是軸向注入原料，大部分現(xiàn)在是測向注入的，如果側(cè)向注入有一些粉還沒有到高溫區(qū)就掉下來，有一些粉穿過高溫區(qū)就掉下來了，這樣就導致很多的粉沒有很好的處理，對我們這樣的技術(shù)來說就不存在這樣的問題。而且我們等離子的體積非常大，所以可以同時處理很多的粉末，而且我們在惰性、還原性、氧化性的環(huán)境下都可以進行操作。

我們的溫度分布是這樣的，在最高溫處溫度是在11000度，在這種溫度下，對所有的物質(zhì)都可以進行熔化和汽化，這就是我們泰克納感應等離子體體炬，根據(jù)功率的不同有不同的體炬，分別有15、40、80、200千瓦的體炬，到現(xiàn)在一直沒有一個體炬是反修過。

下面介紹一下我們等離子體工藝。

剛剛介紹到我們主要有三個應用，第一個應用是可以對粉末進行球化，提高粉末的流動性，增加粉末的堆積密度，減少粉末的孔隙度、改變顆粒的表面形狀等等，我們知道當粉末注入到等離子當中去，當它吸收的熱量大于他需要熔化的熱量，大于他熱傳導的力量，他就會熔化，完全熔化以后在反應器當中，在下降過程中慢慢冷卻，自由放任，由于地心引力的作用，就成為一個球形的粉末了。我們可以用很多作為原材料，比如噴霧干燥粉末、角形粉末、線材、懸浮液、氣體、固體、液體都可以作為原材料。

我們有兩種工藝，一種是用海綿鈦進行生產(chǎn)，還有用其他的一些材料進行生產(chǎn)，如果用海綿鈦我們的堆積密度是提高了很多，剛剛蔡總有提到，說國外的產(chǎn)品價格非常高，和國內(nèi)的價格相比非常高，但現(xiàn)在采取我們的這種工藝，其實產(chǎn)品的價格可以說和國內(nèi)的產(chǎn)品價格是差不多的，所以并不是說性質(zhì)好價格就貴，性質(zhì)好價格也可能是便宜的。我們對鈦粉有一個提純的過程，為什么提純呢?在高溫下一些低熔點和汽化的物質(zhì)汽化以后，從粉末中跑出來，就會被抽真空抽掉了。我們粉末在濾鏡上是沒有改變的，我們有鎳合金，有鉬粉，堆積密度是增加了很多。

我們的設備也可以做納米粉末，納米粉末原理很簡單，當粉末注入到等離子當中以后，在下沉過程中會慢慢的互相碰撞團聚，當團聚到我們需要的濾鏡的時候，我們把它冷卻固化，納米的粉末可以生產(chǎn)純金屬氧化物，氮化物等，所以我們粉末的進濾鏡是可以通過這個位置來控制的。我們的設備有一個試驗性研發(fā)設備，有15千瓦的設備，主要是用于實驗性，40千瓦也是實驗性的設備，我們還有一邊做球化，一邊做納米的雙輸出端的設備。還有80千瓦的設備，可以用于試驗，也可以用于生產(chǎn)，而且它是一個20小時連續(xù)操作，有氣體回收裝置和起疊系統(tǒng)。我們200千瓦的設備主要是工業(yè)化生產(chǎn)的，我們產(chǎn)量可以達到25—30公斤每小時。我們的真彩制造是一種快速生產(chǎn)的創(chuàng)新技術(shù)，現(xiàn)在越來越多的工業(yè)伙伴注重這種技術(shù)，這種技術(shù)需要大量的高流動性與高密度的粉末來生產(chǎn)出特殊要求的零件，我們泰克納感應等離子技術(shù)是完全可以生產(chǎn)出滿足3D打印高標準的球形粉末的。

主持人：謝謝賈先生的精彩報告，為我們帶來了先進的粉末。下面有請現(xiàn)代化南洋理工大學的張丹清小姐。

談談我們之前做的試驗，用316不銹鋼或TI6AI4v材料借助3D打印機打出來的零件抗拉強度非常高。這里講一些材料：316不銹鋼、熱工作鋼、馬氏體鋼、鋁合金材料、鈦合金材料，這些材料都是已經(jīng)商業(yè)化的�，F(xiàn)在正在做科研的有以下材料：鋼材、還有鋁合金6061、難融合金、銅合金等。這個實驗的性能，最高點和最低點的距離有100um，它的尺度精度相對于傳統(tǒng)的基加工是比較差的，因為受成型腔的限制，不能做大的零件在目前也是問題。這是一個快速凝固的過程，所以硬度很高，且沒有方向的局限性，SY和YZ是一樣的�，F(xiàn)在的設備已經(jīng)有400瓦和1000瓦的光纖激光設備，里面通常會有氮氣保護�？偨Y(jié)一下SLM的制造商，一個是德國的公司，做的設備比較精細，下面一個法國的公司france，italy、UK、Japan等等。

另外我們對EBM做了一些背景研究。已經(jīng)商業(yè)化的材料有鈦合金和鋁，目前在研究的材料有鎳基高溫合金、工具鋼、600661及其他的材料等�？梢钥吹紼BM的成型性能相比SLM更高，它的Rz是150um，但SLM的加工沒有那樣精細;它的大概分辨率也是150um，以及尺寸精度為150um。它的機械性能、抗拉強度也是很高的。我們現(xiàn)在的設備大概功率是300瓦，但它有一個最好的性能就是有預熱，所以對鈦合金來講就不用再做后處理，因為零件拿出來以后就相當于已經(jīng)做了熱處理。另一方面它處于真空腔體環(huán)境，所以加工非常純凈，沒有引入其他的氣體雜質(zhì)。

我們發(fā)現(xiàn)金屬打印，很多客戶的要求是想做多種材料，所以我們想打一個銅合金、鋁合金放在一起做對比;我們發(fā)現(xiàn)主要有兩種系統(tǒng)：一種是根據(jù)我的需要出相應的粉末，形成一個多種材料打印的文件。另一種是用漏斗來掉粉，漏斗分了很多層，每層材料都不一樣。我們在NTO做的研究，因為腔體有限，就把腔體分成兩個部分，一部分掉銅合金，另一部分掉316L合金，這是打印出的拉伸試樣。EBM不是做兩種材料的加工，而是先做一個基板，再把另一個材料做在上面。這是加工出來的結(jié)果試樣，可以看到很粗糙，原棒明顯有偏心現(xiàn)象，因為不是一次成型，但它的組織結(jié)論研究得非常好。

對基礎(chǔ)3D打印機來講有一個很短的加工周期，并且有相對低的投入，當然了，它取決于你做了什么應用。南極熊3D打印網(wǎng)對工藝和應用都做了大量的總結(jié)和分析。經(jīng)過我們的研究發(fā)現(xiàn)，所有商業(yè)化的材料，致密度都是非常高的，并且機械性能非常好，這一點是設計師根本不可能用傳統(tǒng)加工方法來做的;但他的問題在于表面粗糙。來看一個例子，比如這個零件用傳統(tǒng)方法根本做不出來，但用3D打印就很輕松，但需要在支撐上下功夫。3D打印首先需要有一個正確的加工方向才能做出很好的支撐，因此文件的處理很重要。

3D打印并不是代替?zhèn)鹘y(tǒng)，只是一個補充，就像當時微波爐出現(xiàn)的時候，我就覺得這個廚子可能會失業(yè)，因為大家都放微波爐了，但現(xiàn)在還是有廚師，所以3D打印也是一樣的，3D打印可以彌補傳統(tǒng)加工方式的不足。

用傳統(tǒng)方式加工多種多樣的產(chǎn)品是非常麻煩的，因為需要加工很多模具，但用3D打印就非常簡單，比如用EBM打印的鏤空文件，并且可以看到打印的曲面。另外我們可為不同領(lǐng)域的人們提供不同的、針對性的3D打印服務，以及3D掃描及3D打印設備。

主持人：謝謝張丹清小姐的發(fā)言。今天上午最后一個報告，也就是壓軸戲，是由中國3D打印的第一人，就是我們的顏永年教授，大家歡迎!

顏永年：我報告的題目內(nèi)容有以下幾個方面：

第一：金屬3D打印有多少種、常用的是哪些、和我們關(guān)系密切的是哪些?

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，要聚焦在下面一點。五軸聯(lián)動機器人的熔覆，可以看到它的靈活性非常好。我們設計了一臺熔覆機床，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(chǎn)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。熔化和燒結(jié)其實原理一樣只是功率不一樣。我們公司做的一些案例有冷卻流道、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(chǎn)的商業(yè)化工業(yè)SLM產(chǎn)品以及科教領(lǐng)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。現(xiàn)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。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。

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?

前面介紹的3D打印都是液固轉(zhuǎn)變，就是凝固，一個熔池變成固態(tài)，我們叫液到固的轉(zhuǎn)變。如果液固轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，而是液固的轉(zhuǎn)變。

美國一個公司有一個試驗：最后一項很不穩(wěn)定，前面也不是每一次都達到，這個現(xiàn)象很多搞3D打印的人沒有去應對，在高溫下重系的結(jié)晶，因為是流動狀態(tài)，必須有大量的技術(shù)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(shù)上的不足之處。

第三、3D打印需要和傳統(tǒng)工藝相結(jié)合。

傳統(tǒng)的結(jié)合為什么重要?我引用華盛頓郵報的一個報道：“技術(shù)創(chuàng)新帶來的實際經(jīng)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(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的巧妙結(jié)合”，這句話說得非常清楚，怎么結(jié)合呢?我認為是跟鍛造、擠壓相結(jié)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(jié)合，固固轉(zhuǎn)變，動態(tài)再結(jié)晶，就可使產(chǎn)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(chǎn)品。

我們有一個核電主管道，我們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(xiàn)，但我認為是可以實現(xiàn)的。用噴頭作出的變件成型：把中間體垂直熔覆與擠壓相結(jié)合，結(jié)果試驗以后出現(xiàn)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。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(shù)，把一個核鍋爐從四年縮短到一年?這是我們努力的方向。（3D打印在線）

更多內(nèi)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(guān)注90%以上3D打印業(yè)界高層都關(guān)注的微信公眾號“南極熊3D打印”。