中科煜宸邢飞:《金属增材制造装备的发展现状及未来趋势》

南京中科煜宸激光技术有限公司董事长邢飞:《金属增材制造装备的发展现状及未来趋势》的主题演讲。南极熊3D打印网小编现场聆听了专家们的演讲。下面是现场速记的文字记录。

邢飞：感谢大家，最后一个发言，希望我的报告能够在最后的时候给大家留下一点印象，也欢迎大家会后能跟我有更多的交流和沟通。
    今天讲了很多报告，有很多国外的报告，讲了很多装备方面的内容。我今天的报告是我把增材制造装备的看法跟大家分享一下。
   
3D打印是一种从离散到堆积的过程，是通过数字化技术，把离散的技术通过堆积变成了一个场景，可以覆盖到很多领域，当然它的过程也非常复杂。
   
（PPT图示）这是上午都讲到的，整个过程发展非常快，而且市场前景非常广泛。3D打印应用行业非常多，从教育行业一直到军事领域的应用，非常广泛。3D打印行业目前有很多泡沫在里面，实际上3D打印这个技术目前还有很多需要提升的地方，而且整个产业链条还不是很清晰，哪一条技术路线会走到最后也不是很清楚。而且随着国家的投入，整个产业会逐渐清楚，长尾效应会出现。
   
我们是做金属打印的，所以我想重点把金属打印的技术路线和发展趋势分享一下。

3D打印有很多路线，包括FDM，包括电子束的打印，包括电弧打印，包括铺粉技术，所以3D打印技术很多种。一个3D打印以技术打印为主，它的产量是怎么构成的呢？首先材料很重要，3D打印材料对3D打印发展是至关重要的条件。中科煜宸有七个院士团队是做材料的，致力于改变目前3D打印材料的现状，我们用四种技术，从钛合金、高温合金等等材料上解决3D打印制粉问题，包括创新设计，对3D打印都非常重要，尤其是如何结合等材制造条件进行拓扑设计也非常重要。第三块是融合了工艺大数据软件，这块非常重要。再一个是增材制造装备的批量制造，要求我们的装备更稳定、更可靠、更安全、更健康，而目前的设备也是非常大的一个短板，包括后处理工艺，包括融合制造，包括整个设备的检测。所以从这些纬度来讲，3D打印还有很多技术领域需要快速突破。

但是我们把3D打印单独拎出来之后，我们从三个纬度来看。首先是能量源，一个是激光的，包括电弧、电子束、激光。当然未来有人提出来增减3D打印装备，现在3D打印融合了铸、锻、洗等等，这可能是未来3D打印发展的趋势。但是这里面核心点是取决于材料端，取决于材料的颗粒大小包括科技要素。
   
铺粉打印机现在发展非常快速，为什么快速？其实道理很简单，因为铺粉打印机技术产生了30年了，而且技术相对很成熟，一般都用激光器或者是相关的软件。但为什么中国铺粉3D打印机使用这么少呢？原因很简单，三个方面，第一是刮刀，我们能不能保证我们的刮刀质量，刮完之后厚度是一致的？第二个因素，整个设备，不管是什么软件，它们有自己的工业数据库，我买了它的设备，用它的材料，可以很快速的，很傻瓜式把材料打印出来。但是中国很多企业，我们买了之后没有数据库，所以使用的时候往往不如国外的好，因为缺乏数据库。第三，整个设备的安全性、可靠性，在核心层面的制造，比如能不能对光束可调？国外可能有，国内没有，所以造成了我们细节方面不如别人好。
   
所以SLM有很多方式，包括典型材料，包括Laser等等，不同的3D打印设备有各家不同的特点。比如德国的EOS，有更优的工艺软件，在国内市场现在销售了200多台，量是最大的，而且客户反馈还是不错的。再比如Concept Laser，但是大尺度的打印机对不对？我个人认为不一定，使用率很低，良品率很低，大件可以分块，送粉连接，所以大尺度的打印我不认为是未来的方向。

我们去年在杭州展出上推出了2KW的SLM打印设备，我们自己也打了一些件，发现双振镜打印机还是有一定难点的。

第二块也是中科煜宸的优势，我们在送粉打印市场，在国内80%以上是我们提供的。粉适合于高效率、低成本，打印大型构件，可以用在整个零件的表面强化，或者激光再制造，也可以用在零部件快速制造方面，而且适合大型构件，整体粉末利用率比较高。所以这个技术得到了快速应用，它有很多优点：第一可以定制化，第二可以实现在线检测，而且我们有自己的工艺数据库。
   
再来看一下国外，包括EFESTO公司，包括Optomec公司，都是比较早的公司，给大黄蜂打印部件，目前我们做的承载效率是700立方厘米每小时。我们公司的产品分几种，一个是1米以下的，这款产品面向的是航空发动机，因为航空发动机大部分是1米以下的。第二个是1500，像航天领域，因为航天领域很多导弹这个尺度就够了。再一个是面向航空领域定制化的设备，有3米多的，有4.5X4.5米的，当然有些买了我们的设备称自己做的，没关系。功率从16000瓦到12000瓦，多种功率搭配，而且使用我们自己的软件和数控系统，实现了设备无人化。
   
还有电子束打印，GE收购了瑞典的ARcam公司，包括西北有色金属院等等，都有电子束打印。

   

再有是电弧打印，电弧打印我认为是一个非常重要的方向，因为它打印成本很便宜，非常低廉的路线，但是它的难度比较多。因为电弧打印，如果保证自件的高质量，以及设备的高稳定，所以要求难度比较高，它适合毛坯件打印。   
   
我们是在前面为北京理工大学提供了一台带氩气保护的3米X1.5米的设备，主要是打印坦克的整体零部件。包括增减材复合设备等等。我们在过去两年多，我们跟大连合作伙伴提供了三套设备，难点是增减软件方面，目前还是分离式的，目前还是需要提升的地方。
   
第三是应用领域。一个是航空领域，3%航空重量可以使用3D打印技术，应用非常广泛，从起重架，包括支撑件、支撑梁等等。航空发动机也比较多，从整体液盘，包括机匣等等。包括医疗行业的应用，比较多的应用是植入物。包括汽车领域应用也比较多。包括模具的打印，模具未来电弧增减材应该是很好的方向，因为它的成本比较低，把减材和增材融合在一起做打印它有比较明显的优势。包括创新设计，我个人观点创新设计不只是增材，要把减材先进的连接技术，包括摩擦焊、铆接等等融合在一起才叫创新设计，它是对整个制造有帮助。所以不是单一的工艺，是融合的ME，来实现产品的快速制造。
   
最后谈谈我对金属打印进行的思考。我们虽然不预测未来，但是谈谈我的分享和思考。

   

3D打印技术约束因素很多，分两类参数，一类是过程参数，一类是环境参数，很多参数影响打印过程。但是我们怎么实现快速高效打印，保证制件的产品质量？制件缺陷分几种，一个是冶金缺陷，包括应力应变，通过在线检测，包括反应控制，可以保证增材过程中的稳定性和可靠性。但是难度也比较大，中科煜宸已经实现了接近40个信号参数，40个传感器，我们来保证设备的安全、稳定可靠，但是获取了数据之后，因为大数据首先得获取数据，你没有数据怎么分析？大数据建云平台是很虚的，所以我要在线获取数据，获取数据才能分析，分析之后指导我的工艺策略。工艺策略分两类，第一根据产品特性分区，在每个区域内进行优化，这是把很多院士的思想变成很多人工智能的算法，最终才能实现3D打印装备的大众化。比如我们买了中科煜宸的设备，但对不起，我不会用，我得从北航、西工大等等招聘几个博士生过来拿材料做实验，实验完了之后才能打印东西出来，如果都这么做3D打印不可能起来，也不可能大众化。首先，这个设备应该有自己的数控系统，有自己的大脑，一个大学毕业生或者技校毕业生就可以打印出来，这就是基于一套人工智能软件，它有很多工业设计，就像人工大脑一样。我们有，但还不是最终版，我们会进行升级，我们希望升级完之后真正使这个设备在行业内推开，能够使这个设备大众化。其实今天有很多分享，很少有人讲到算法的细节，我觉得这不太好。
   
第二步，有了这种算法之后我怎么去打印它？是直接打吗？不是的，我这里有模式识别、神经网络，有一些算法和策略，这些策略就是经验，这个经验形成了算法和软件，才能使设备更加傻瓜化、智能化，包括结合制造约束条件进行创意设计。
   
最终这个软件是这样的，有计算机推演学，有人工智能，有摹刻数学，有PID，这个系统才能保证设备的智能化。最开始我们买一台激光器，我们来做激光的修复，简单的激光熔覆，或者简单的3D打印技术。最后结合人工智能软件这个设备就是智能的设备，有人工智能，有模块，有数据，人很少参与。当然还有很多新的路线，比如喷射流技术，比如金属打印技术，所以还有很多新的技术路线。

最后介绍一下我们的公司。中科煜宸2013年成立，目前公司有200多人，在设备销售方面我们在国内产值是最高的，我们有9000认证，也是第四届创新大赛的总冠军，江苏省3D打印中心也在我们公司，目前团队研发人员比较多。包括总书记、万刚部长，包括李强书记都到我们公司调研过，包括很多院士都来调研过。

我们总部在南京，今年8月底我们沈阳院建设完成，我们面向航空领域提供航空产品。因为刚才提到了，通过产品不断提升我们设备的性能。我们在安徽有基地，是做再制造的，面向一般工业，目前宝钢所有设备都是我们的，包括山东能源、徐工。我们在贵州也有基地，是面向军工企业做航空的3D打印和维护。

   

这是南京的基地，目前正在建设的一个4万平的南京基地，安徽1.6万平米，沈阳1.6万平米，到目前将形成8万平的研发制造基地，在国内应该是最大的。
   
我们分几块，一个是快速制造技术或者叫3D打印技术。第二块是先进连接技术，是以激光焊接摩擦焊为主的技术。所以首先我们以研发为主体，从材料端、设备端、工艺软件端到整个应用端的研发路线。在增材制造方面有金属3D打印装备，有激光再制造装备，还有很多核心器件，包括CAM软件，包括在线软件系统、传感器，我们的加工头送粉器达到了100%国产化，除了大功率激光器，材料方面我们也在自己做。

送粉打印方面，我们分为高校版的，高校版是面向学校的，因为送粉设备比较贵，所以我们做了相对比较便宜的高校设备，但所有功能都是齐全的，包括软件和在线监测都是有的。包括面向航空发动机的8060，这是标准款，非常成熟的产品，已经销售了几十套了。1500是面向航空领域的，这个产品也卖了很多套了，包括大型3到4米的，也卖了很多套了，都是非常成熟的产品。
   
（PPT图示）这是以6060面向航空发动机可以做很多部件。这是最早给北航的设备，包括五洲的设备，也是我们提供的。
   
铺粉我们有250和400两款，目前因为竞争很激烈，不作为主要产品，这块都是我们自己用为主，并不对外进行销售。
   
电弧打印设备，分两种设备。
   
FDM我们也做，我们的安徽公司在做，现在已经覆盖了40多所高校，200多所中小学，以教育培训和实验室为主，这块做的也不错，年销售产品接近1万台，在国内量也是比较大的。
   
这是在很多学校，包括南京大学、东北大学，在很多学校做的创新创业基地以及实验室。
   
第三块是激光再制造，这是一个成熟的市场，来替代电镀喷涂，目前我们在推出一款超高速再制造，超高速再打印。现速度可以达到100米每分钟，打印精度可以达到铺粉的打印精度，所以不一定非大尺寸。目前超高速这方面订单比较多，打印表面非常光滑，而且速度非常快，非常高的效率。也欢迎大家到我们公司调研这个产品，这个产品在一般工业上会取代很多传统的方法，包括电镀、喷涂、电焊，这个订单量非常大。当然方法有很多种，有机器人的、机床类的、龙门结构的等等。面向很多领域，包括航空再制造、石化行业再制造，包括电力行业再制造，包括冶金行业、铁路行业、矿山领域。也可以做现场的修复，比如这个轧钢牌坊坏了，或者比较大，100多吨，可以到现场来修复，现场打印。目前宝钢、武钢、马钢、鞍钢都是我们的客户，现场修复我们基本上包了。包括模具的修复以及很多应用。
   
最后谈谈云，刚才很多人讲到云，我们是能够可知的云，我们设备上有很多传感器，真正把数据获取回来。当客户购买我们多台设备的时候，我们会真正达到云制造平台的概念，这些东西我们都是有的。
   
从客户端到配送、设计、制造。我们的数据库管理软件，如何使3D打印应用更加大众化，不是非得专家来使用这个设备。我们的在线监测设备，包括激光器、送粉器、加工头，含氧量、含水量，包括设备运动所有参数的获取和检测。比如温度过高或者氧含量过高，或者粉尘浓度高会有报警，我们分红灯、绿灯、黄灯，这个问题我们完全解决掉了。包括工艺数据库，真正通过在线把很多工艺和材料提取出来，为什么用自己的国产软件做呢？你打印哪个软件，我可以知道用的哪个参数，这还有安全吗？所以一定要有自己的数据库管理软件。3D打印行业，我倒希望能够把心沉下来，故事少讲，把产品做好，把核心技术做好，你的产品就会好，不一定非得老外的东西就会好，我们的数码打印国际上没有对标的，没有办法抄袭别人，都是我们自己研发，不像铺粉可以看看别人怎么做的。
   
包括送粉器，在国内销量也是最大的，我们的送粉器超过国外的送粉器。我们的加工头，国外6千瓦以上激光溶覆头是不存在的，这块很关键，保证我们材料的可靠性。包括材料，也希望这块未来跟很多单位有合作。
   
焊接自动化，从ME制造工业相关，不是3D打印一种技术能够解决问题，还包括激光焊接技术，很多核心器件，是一起构成了创新设计。我们也分很多种，包括固定是龙门设备，头也是我们自己做。
   
（PPT图示）这是我们给625所做的激光焊接，包括高铁转向架的焊接，很多人说高铁转向架3D打印，实际上没有必要，多贵？所以很多概念不一定准确，是伪概念，实际上是一种融合结果。包括核电的制造，也不是全部用3D打印来做，一部分用3D打印技术来做。包括我们给美国西部材料提供的设备，生产半导体行业部件的焊接。汽车行业用的更广泛，现在大家知道未来汽车，未来汽车ES8整个车身焊接设备是我们提供的，我们旁边是ABB、库卡，我们的良品率是96%，国外公司良品率是85%。通过这个项目，我们把国内生产汽车的车身接下来了。包括现在特斯拉和交流电机，整个电机整个研发制造是我们公司完成的，我们提供两个产线，目前已经量产了，因为都是同步永磁电机。所以这块都是核心技术的突破，我们通过工艺和产线给制造业提供解决方案。再到座椅拷贝的染色焊接，包括超高速这块。
   
目前我们总部在南京，欢迎大家有时间到南京总部交流，到我们贵州基地、安徽基地以及上海基地来参观指导。目前所有基地加在一起有400多台设备，这里面的设备包括10000瓦光纤激光器，12000瓦的DSK（音译）激光器，10000的半导体激光器，这些激光器的功率在国内也是最高的。我们各种平台都有，我们是把研发放在第一位，所以是跟客户一起成长。
   
最后感谢大家，希望我这个报告比前面的更加有营养。谢谢。