航天科工三院李志勇：应用需求牵引和创新融合发展

2019年6月28日，激光制造与再制造技术及应用研讨会 在北京兴基铂尔曼酒店召开。现场专业人士众多，南极熊3D打印网是本次研讨会的合作媒体。


下面是现场速记，或许有些不完美之处，但总体上干货信息量很大，值得阅读。

航天科工三院的李志勇研究员，“应用需求牵引和创新融合发展”

李志勇：各位领导，感谢组委会给我这个机会，感觉压力很大，我演讲的是偏应用型，跟前面相关院校机构的大咖不一样，所以对我压力比较大。今天需要参会的高校和科研机构跟我们合作，解决共同面临的问题。
    第一个问题，发展历程是2015年成立的三院增材制造技术研究应用中心。2016年集团内部发展比较快，2016年成立集团增材制造技术创新中心，来牵头整个集团的增材制造的发展。
    其实全集团各个法人单位一百多家，分布在全国的各个地方，我们这个中心主要是非法人的，在三院机构做。大量的机构分几个层次，第一个层次，作为中心的一个挂靠单位，下面在湖南航天的一个分中心，还有南京307中心，还有二院的分中心，还有一些单位，这样一些组织机构协调发展，产生了专业产业化的形态。
    目前我们中心其实设备比较杂，为什么说我们选的是应用牵引融合发展，主要是偏向于应用这一块，开始的时候也看到了。另外最近几年，我们铂力特等公司，在国内做装备这一块领头的企业，这也充分体现了航天科工发展的一个理念。另外核心技术团队，我们的装备主要偏金属材料行业的应用，装备现在有大概20多台，还有相关的设备，另外核心团队有10人，研究员3名，博士后1名，博士2名，也欢迎相关的科研院校给我们输入更多的人才。
    设备这一块不多说，有一些图片带回去。另外中心的整个方向还是基础这一块，主要是熔化成形以及沉积熔化成形的方面。另外有一些设计大咖给我们提供了装备，我们中心也自研了一些，我们也做了一些，但是现在没对外去交流，只是自用。一方面是从德国进口了一些设备，价格比较昂贵。第二方面，刚才提到一些过程，同样的一个设备，在不同企业的应用，或者不同材料的应用，或者同一种材料在不同装备的使用中反映很多问题，这个一致性还是很差。所以我们要知其所以然，在装备上不懂的装备就是这样的思路，我们要介入这个装备，但是有多深还是跟我们将来的需求有关。所以现在我们中心也推出这样一款设备，主要是用于我们的自用。另外这样的机器也在做，这一块我们推向市场，跟需求相关。这是第一部分，大概是这样的情况。
    第二部分，这几年在航天这一块，三院的情况给大家做一个汇报。近几年提出优化设计，也是通过跟传统工艺结合，在增材制造方面取得一些成果，包括我们在多族类、多面孔支架以及一些零件，完成1000多个零件精准制造产品，不同产品通过实验室的验证，也为航天制造奠定了更广泛的基础。
    这里边分六个方面跟大家汇报一下。
    第一方面，前面的老师也介绍，飞机上脱敏优化的设计。我们的件跟飞机比起来还是差的，个头差得比较远，这一块我们第一部分也是优化做了一些工作。支架类，这是大体上的也不算中等件的档次，这是我们做的一些优化设计。这边是多面体，也是优化设计。还有不同结构、不同状态的设计，这是飞机跟大数连接，有一个大的飞机。现在设计也起到很多的作用，也通过一些大的蜂窝结构一体化设计起到了一个作用。
    第二，从功能上有一些设计，右边是雷达。还有它工作的一个方案。
    刚才说这个方面，左手这个部分，蜂窝点阵结构，它现在是两件，传统意义上应该是四件到一件，里面是五件加上外包的结构，包括再把它焊接成型，后面再成型。现在通过一次点阵结构做出来，后面再配合面做一些叠加，这是从生产成本上包括优化的结构上都发挥了增材制造的作用，这是在今年的个别组提到了小批量生产。如果今年再把它搭载飞行，在增材制造这个大的方面，还是有很大的一个阶段性的效益。
    另外，舵轴也是一个比较关键的部件，它原来按照传统计划是落实30份来做，包括焊接。现在因为它要保持内部是空心的，要把这个空心的相对尺寸误差做出来。通过3D打印，现在最终零件的性能和尺寸上都起到了很好的作用。
    第三是大尺寸这一块，前期的工是跟LMD做的一些工作。我们这一块后续逐渐自己做一些探索，我们后续在钛合金甚至铝合金上，都可以做一些工作。但是这个遇到的问题比较多，我们的变形缺陷控制的问题，是我们后续也要面临的。我们相对还可以，不管怎么费劲，还是要有一些优势。但是如果做多了，还要解决很多问题。
    这是两种，LMD与SLM组合的东西，因为它有一个线，上下两段分开，这是TA15钛合金的产品，对我们研制起到了作用。这也是一种方式，为了解决这个问题，当然我们还是尽量少选用这个组合，当然这是从技术上也是优点。
    另外，我们刚才也提到了修复与再制造的问题，我们在这一块也做了很好的工作。图上说的实验，我们有一些修复的案例，其实我们这个用量不大，但是起到的作用很关键，尤其在周期紧张的时候发现了一些问题，用这个方法解决了投产，周期成本各方面效果都起到很大的作用，这一块技术点也对我们起到了很好的保障作用，这一块我们也做了几次，当然这几次都是在同行单位给我们帮助做成的。另外，后续在大学这一块在装备后勤保障也确实明确了方向。
    还有就是跟传统制造工艺融合，因为在总装单位，这一块打印，原来这一块也有经济上的合作，跟传统工作相比，这是做一个介绍。另外案例很多，其实今年在我们的产品里面，我们现在在前期模型验证的时候，这个东西虽然技术不成熟，但是他们做模型的时候还是发挥了很重要的作用。
    另外我们在标准化方面也在积极推动，因为现在标准确实在国内包括国际上认可得很充分，像传统工艺应用得很广，我们今年也参与了，包括今年也参与了国标的工作，另外我们也参与了各种国标的制定，所以希望今后能与各位合作，共同推进标准这一块的发展。这是第二点。
    第三部分，想借这个机会跟大家汇报一下，我们将来推进增材制造技术也好，还是开展产业化过程也好，我们的一些想法。第一部分，从产品的功能、结构、设计创新上做文章，我们把这些增材制造的一个先进的优点发挥得更好，这一块还是同设计结合，要加强。刚才王老师他做了增材制造这一块的工作，对我们这一块很需要，后续也可以借鉴航空这一块的做法。因为我们现在靠一线的制造工艺端去推进，确实难度也比较大，阻力也比较大，如果从设计上去发展，这是会起到很好的捷径，也是明确方向。
    像国外有一些典型的情况，我们也看到了，这些是从设计这一块，通过增材制造应用起到了明显的作用。这是GE的一些情况，他把300多件缩小到1件，这确实是设计很巨大的一个工程。
    另外在材料方面，功能提督，从材料智能制造，从用于增材制造，包括金属的等等，这些都是我们需求的一个方向。
    标准化，刚才提到了做了一些工作，后续也是从全过程涉及到处理到检测，有企业标准，企业标准上升到集团，再上升到行业国家标准，我们一起推动。
    还有工厂特别关心这个连续生产过程质量稳定性这一块。包括刚才讲到，这两天使用得比较多一些，包括我们都在做相关的内容。粉末厂家也发现了一批问题，同样的一批粉，到不同的单位，可能不同的单位发现做出来材料的性能和差距还是很大，甚至在一些新的材料应用上性能更稳定，尤其在军工的情况下，这种状况如果解决不了，在批量或者产业化推动应用这一块困难比较大。所以不管从原材料到制造过程，到后续的评价或者缺陷的控制上，都是我们要做的一些将来的需求。
    另外金属这一块成本高，如果单纯替代行业肯定干不过传统行业。现在军工的型号，可能要选择增材制造复杂度如果有点问题，也可以忍受，主要是周期上还是做一个巨大的贡献。这一块成本效率方面看，批量化如果做不好，这一块也是增材产业技术上都要面临的问题，这一块低成本、装备、原材料、功能控制上都要发展。
    另外，我们也自研，现在有很多的设备，滑雪设计、光伏设备等，我们自己也在做了一些设备。为什么说这个设备，我们从应用方面来看，因为我们应用这些设备就是做自己的产品，但是运用的过程中，发现我们这些装备，其实装备肯定不会瞄准要做什么，你制定一个东西去做，或者特定的材料。但是现在往往需求端就是想真正把设备专一化。它是什么材料的合适，你这个设备要针对这种材料、这种设备，它有什么结构和功能上的特点，这样将来才能更适合批量稳定化的制造，否则装备如果都是通用化，现在应用端暴露出来的设备，谁都说自己的设备还不错，都说自己的优点，但是真正有起来就发现很多的问题。所以我们将来在增材装备金属这一块，不管是怎么做，我们要结合自己的产品特色。当然，不是一概而论，还是有一些方面，有一些军工附加值比较高，在某一些产品上，就需要定制，甚至是生产线，或者单一装备，都是一个方向，这一块我们如果有兴趣可以跟我们一块研究探讨这个事。
    我们有一个产品，如果一旦批量化以后，就每一个部件制造，完全有回报，完全能够实现前期的投入，这也是很好的事情。
    另外我们依托增材制造产品推进相关的工作，这一块也是一个问题。因为我们遇到多面的结构，如果再有一个点阵结构，或者是长期储存情况的一个变化，我们现在也说得不太清楚，行业如果我们共同制定一些，有点钻牛角尖的相关问题的检测评价标准，还是有问题。因为现在说在线监测也好，有的粉末没融合上，这是一点，我们从照片上，逐层拍照片反馈也好，包括我们现在也没完成，也不能说每个都拍了照片，后面的件通过X光，把它呈现出来，这是OK的。但是设计一个产品，如果你在某一块，因为传统工艺做了多少年的数据样本，还是足够支撑。这一块的检测我们将来怎么跟实际效率匹配，这是很重要的一个方向，这一块也提出一个方面的工作。
    另外，刚才也介绍，我们设计方面的事，设计现在从传统意义上，因为增材设计要做很多的工作量，所以它设计有一些也不是特别大的变化，也不愿意五按照增材制造的理念设计，这一块信息化平台上也是共同面对的，现在也有一些在做，西门子等公司都在做这件事。
    另外自动化做得比较多一些，这是单台设备智能化也是比较高的，所以它将来在生产线工厂单位，工厂肯定将来的规模化、智能化、增材制造线也好，还是工厂也好，这是必须面对发展的一个方向，这一块如果将来我们单元、线能够具备的情况下，航天这一块还是想推进这个方面。当然，我说定制设备其实就是一条线，我们现在也想，现在其实我们3D打印有好多是金属这一块从传统铸造而来，为什么很成熟，量也很大，产业的规模也很大，但是如果将来制造技术出来以后，我们从它的工序上，它少了什么，从工业用的环节很多，从模具到材料，到后面的再检测，再各种来回反复，链条很长。增材制造就把成型这一块解决了，其他的流程也有一些，材料检测这一块也有，就是把模具少了一个环节。将来其实在增材制造智能线以后，我觉得我们还是考虑一点，因为现在需要我们资金链比较大，我们还是想封闭，封闭在一个线，或者某一个工厂去做。从材料看可以省事。从打印开始，到后面直接出产品，这一块是一个封闭期，对工厂的需求比较大。因为现在3D打印产品出来以后，这个单位不具备，就去另一个单位做。包括切割，包括五所的检测处理，这些最后需要检测，这些也需要很多的工具。包括现在的企业也没有把它全部分散下去做，所以其实还是耗费了很多的一些资源，这一块将来对我们来说也是一个方向。
    最后就是我们在增材制造方面，我们还是开放，本身增材制造就是创新，我觉得未来制造不是传统制造能做什么，我们从工厂来说，客户需要什么样的产品，我如何给他提供一个最适合、最便宜、效率最高的方法，我们还是把技术融合在一块，而不是单独现在搞增材，他说增材好。原来觉得这个便宜，将来大基础，大数据融合，制造机制单点研究还是很重要，但是我们融合在一块要作为一个综合的制造的基础来做，这也不能单纯说增材或者减材，这也要一块融合一下。
    另外，我们的设备也给国内的各个厂家都用一些，我们跟国内的相关单位一起开展合作，这是我们产业布局的一个规划，这一块不管是材料还是装备，我们都希望跟广泛的同行业去合作，这一块是表个态。
    最后总结一下，我们增材制造前几年快速发展，这几年热乎劲下降了一些，但是未来还是有一个可期待，这两年我们团队要做一些技术的储备工作。现在同行见了基本都认识，包括前两天铂力特成功过会，朋友圈不管是祝贺还是什么，就跟自己家有喜事了一样，这一块希望我们共同做大蛋糕，需要增材制造把蛋糕做大，后续我们还会跟大家有很好的合作，随时跟大家合作来共同探讨怎么推进增材制造的发展。我的报告就到这，谢谢大家。

激光制造与再制造技术及应用研讨会 介绍

会议以激光技术、增材制造及再制造相关光电技术为主题，针对航空航天交通领域高质量复杂产品的全产业链以及全寿命维护等迫切需求，开展面向增材制造及再制造的设计、材料、工艺及装备、检测以及标准规范等相关光电技术应用研讨，提升增材制造及再制造技术的数 字化、智能化、高稳定能力，驱动中国制造高质量发展。

新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，为我国实施创新驱动发展战略提供了难得的重大机遇。制造业是创新驱动的主战场，推动制造业先进性发展，是扭转制造业低质低效、重塑产业竞争力，实现新旧动能转换的关键所在。大力发展先进制造业，是加快制造强国建设步伐，加速推动经济发展由数量和规模扩张向质量和效益提升转变的重要途径，以实际行动贯彻落实党的十九大精神的具体体现。

主办单位：
中国光学工程学会
北京亦庄国际投资发展有限公司
承办单位：
国际激光技术产业及应用协同联盟
再制造技术国家级重点实验室
高能束流加工技术国家级重点实验室
增材制造航空科技重点实验室
高能束流增量制造工艺及装备北京市重点实验室

会议网址https://b2b.csoe.org.cn/meeting/show-48.html