两年实现10余种主流材料国产化，亦庄智慧击碎3D打印行业壁垒

来源：北京亦庄融媒体中心

3D打印（增材制造）一经问世，就带着“颠覆性”技术的光环，经过近几年的快速发展，3D打印已在航空航天、模具、医疗、首饰等多个领域中获得批量化应用，从发动机燃油喷嘴、叶片、随形冷却模具、骨科植入物到笔筒、台灯，都能够在3D打印机下实现快速成型。用于增材制造的金属材料被称为3D打印机的“墨盒”，是影响金属3D打印过程的基础和关键所在，北京经开区增材制造和新材料技术创新中心（以下简称：创新中心），由中航迈特粉冶科技（北京）有限公司牵头，联合北京科技大学等单位建设，将增材制造专用材料的研发延伸到应用环节，两年实现10余种增材制造材料国产化，推动3D打印在更多领域规模化应用。

破解行业难题，增材制造研发延伸至应用环节

走进增材制造和新材料技术创新中心，示范生产线旁边的展台上，摆满了形状各异、结构复杂的金属高精密零部件，格外吸引眼球。该中心主任马腾随手拿起一个燃油喷嘴介绍说，燃油喷嘴通过一体化成型，内部含有复杂的流道，用3D打印技术代替传统铸造、焊接方式生产，不仅缩短了生产周期，也使零件重量更轻、稳定性更好。金属粉末是3D打印的关键，高温合金材料成分、制粉工艺、原材料制备等各环节都需要突破重重技术难关。

上游金属材料企业开发的粉末产品，虽然成分及各项指标达到了标准要求，但供应到下游客户企业进行3D打印生产时，仍然存在开裂、性能指标不合格等现象，这是增材制造行业领域普遍存在的难题，创新中心探索出一条增材制造和新材料开发工艺结合的创新路径，破解行业难题。

据马腾介绍，2019年中航迈特粉冶科技（北京）有限公司落户北京经开区之初，在北京经开区支持技术创新中心建设政策的引导与扶持下，成立了增材制造和新材料技术创新中心，在创新中心占地800余平方米的空间内，搭建了两条增材制造示范线，同时引进金相组织分析、力学拉伸实验、热处理炉等一整套设备。“我们将原本在下游客户开展的打印测试前移，在金属材料研发过程中，引入3D打印测试组织及性能测试环节。”马腾说，以前根据需求研制出金属材料粉末交付客户单位进行打印测试，如今金属粉末制备完成后在创新中心进行3D打印测试，发现问题时有针对性地改进成分与制备工艺，直到打印测试合格才交付客户单位，减少了终端客户在测试时可能出现的问题，大大节省了客户的产品研制到生产的时间。

打印检测、工艺优化说起来容易做起来难。一种高温合金材料往往含有十几个元素，至少含有5种合金化元素，3种微量元素，每一种材料的打印测试、成分优化、制粉工艺调整及打印工艺优化，往往需要经历至少3轮以上的测试，不断寻找关键影响因素并进行优化。得益于创新中心这个平台，通过与高校科研院所、行业龙头企业协同研发，中航迈特不仅持续提升了研发能力，还加快了制粉工艺优化的速度。

解应用商之难，助产品创制周期缩短两月以上

“帮助我们缩短了几个月的研发周期，新产品的注册上市更有把握了。”近期，创新中心收到了一家医疗器械领域客户企业的感谢信息，印证了应用测试与新材料研发相结合路径创造的效益。

这家医疗器械客户企业，研发了一款新型骨科植入物，为骨科疾病相关适应症患者植入骨骼假体，恢复肢体机能。这家企业选择3D打印进行定制化生产，并采用中航迈特开发的金属材料。在金属材料研制开发后，通过创新中心打印测试、优化工艺，交付给这家企业后，快速生产出符合性能指标的产品，为其缩短了2-3个月的研发周期。

如今，3D打印技术在航空航天、数字医疗、汽车、军工、模具等众多行业领域得到广泛应用。如同这家医疗企业一样，中航迈特的客户普遍对增材制造材料研发交付节点有着严格的要求，创新中心凭借应用测试与新材料研发相结合的方式，联合高校、科研机构开展技术攻关，符合性能指标、符合生产需求的产品及时交付，为众多客户企业缩短了研发周期。

经过几年的研发与技术经验积累，创新中心知识产权方面，已申报涵盖新产品、新工艺、新材料，制粉技术、制粉装备等领域的52项专利，其中发明35项。今年初又布局了将近80项专利，用创新技术推动行业领域发展。

加码材料研发，10余种主流合金材料国产化

创新中心通过将新材料的研发延伸至增材制造应用环节，使得中航迈特新材料研发工作更具有针对性，3D打印应用的主流材料，快速在北京经开区实现国产化。

据马腾介绍，创新中心研发团队在两年时间里，已经研发攻关实现了十余种3D打印领域主流材料国产化，其中包括至少6种高温合金材料和钛合金材料，2种铝合金材料。主流材料的国产化打破了国际垄断，降低了成本、缩短了研发供应周期，推进3D打印技术向多领域大规模应用快速迈进。

GH3230高温合金材料是3D打印领域普遍应用的材料，由于这种材料工艺化困难，打印过程中开裂、性能不合格等问题难以解决，此前这种材料的国内市场被几家国外企业垄断。在创新中心，研发团队与多家高校与科研院所协调联动，经过8个月左右时间，进行了至少6轮次的工艺优化，最终实现了GH3230高温合金材料的国产化替代。

未来，创新中心将不断提升研发能力。据马腾介绍，3年内将扩大创新中心空间，增加增材制造示范生产线，还将把创新中心建设成为行业领域的公共服务平台，为行业高质量发展贡献力量。

记者：田艳军