【第三届世界3D打印大会】专题讨论：金属3D打印的应用与材料前景

2015年6月3日至6月6日，第三届世界3D打印大会在成都隆重举行。南极熊3D打印网作为3D打印专业的互动媒体平台，到现场为大家从南极熊的视觉来观看了解这次3D打印领域的重大会展会议。下面请看南极熊·第三届世界3D打印大会系列—— 世界3D打印技术产业大会的那人那事，专题讨论：金属3D打印的应用与材料前景。


主持人：各位好，请各位嘉宾就座，我们马上准备进行金属3D打印材料的应用与前景专题的对话，我们邀请了一些重要的嘉宾对话。AP&C粉末公司总裁马内特，AP&A公司瑞典生产中心的总经理Lars Taflin，陕西宇光飞利金属材料公司总经理蔡小魁，加拿大泰克纳等离子体系统公司亚洲区经理贾鹿，现代化南洋理工大学的张丹清小姐，还有颜永年教授。

首先有请AP&C粉末公司总裁马内特来为我们演讲。

马内特：我是来自于AP&C粉末公司总裁，我们公司在加拿大。我主要谈一下我们的锡钛粉，以及其他的钛粉制备技术。我们在04年开始就制造了钛粉，每年会制造150吨，我们的销售区域达到了20多个国家，其中在增材制造的领域占75%，我们在加拿大蒙特利尔的工厂有三千平方米，还有专利、等离子工艺等。我们同样的也获得了认证，也就是IS91000的认证。

我们的产品以及我们的工艺包括了PA等离子物化工艺，以及高球形、高流动性，为细粉空新球极低且一致的工业，以及细分收率高的优点。同样的我们还有良好的封装密度、高流动性、细粉、空心球极低，整个工艺是非常稳定的，并且有一些常态的自动化的设备进行控制，还有细粉的收率也非常的高。我们的整个工艺适应性是非常好的，有良好的适用于活性和高熔点的金属，在标准的产品当中，它是TC4五级或者是三级，CP—TI纯钛，还有一些定制的合金，我们相信它也可以在很多的行业当中和工艺应用当中得到使用。

我们的粉，它的流通性非常好，粉末也非常的细，以及它的高球形，还具有星球少、良好的密度等特点，都是显而易见的。在整个产品的流程中，它的整个密度通透性都非常好，它的化学稳定性更好，并且它的活动性对整个产品最终的效率会有非常重要的作用。它在典型的等离子物化粉末状和其他的情况下会有不同的变化。

我来讲一下一个案例的研究，在空气球球体夹带的情况下可引起关键精加工不见蠕变和疲劳的问题，用这个技术来测量我们空气空心球气体夹带，如何来做?首先把我们的粉末通过热等静压制成棒，我们在美国也有这样的一些做法，还有其他的一些大多数增材部件是热等增压，这样可以看到整个的变化，就像你们知道气体和热能使他们进行熔化，它对于整个最终的成型都是非常重要的，这结果是非常好的。我们为了进行对比，也把这个结果得到了一个发布，它的电级感应熔炼气雾化，等离子感应熔炼气雾化，还有容量上也会有不同;另外它的等离子反映容量也有不同的强度，他们会用在不同的航空领域，

另外我们还有等离子雾化PA优于点击感应熔炼气雾化的技术，只需要三个反应器就可以完成这个工作，并且只要两个操作人员就可以完成，我们的等离子物化PA与旋转电机PREP对比，PREP生产更高。另一个工艺也是等离子雾化PA与等离子球化PS的比较，它的PS的生产率低，并且不规格粉末表面极大，因此样含量高，而PS无法达到23级的氧含量限制，它符合国际的标准。同样我们还有一些大型的气雾化，等离子雾化PA，它的风险更大，它的喷嘴，它的球形密度更低，我们看到有很多的例子，它有很多伴生颗粒，在很多情况下物体根本无法流动，它的利用方面收率太低，回收也是一个问题，回收的步骤繁杂，特别是在控制污染时，造成可追溯性方面的一些问题。

我们可能有最好的品质，最高品质的增材制造钛细粉，我们为每一个特定的增材制造设备量身定制细粉，且已经和主要的几个航空公司和机构合作。

主持人：AP&A公司是3D打印材料粉末材料提供商之一，我们感谢他们到中国发展。谢谢!下一位是Lars Taflin…

Lars Taflin：我是AP&A公司瑞典生产中心的总经理。卡彭特瑞典粉末公司是在纽约证券交易市场上市的公司，每年的营收超过20亿美元。瑞典粉末市场公司是卡彭特下属的公司，生产很多气体、粉末以及雾化的产品，包括很多的关节，如髋关节、膝关节，并且生产一些航空产品的材料，还有在汽车领域的一些应用，像能源、工业、航空、医学、消费者产品方面都有应用，所以我们的产品不仅仅是应用于制造和生产领域，也会用到牙齿、关节，及其他的消费品的产品当中。

今天我将跟大家介绍的是增材制造生产，以及我们相关的一些技术，可以让大家看一下其中现在的一些技术，包括我们的激光、直接的金属激光烧结，这两项技术也是为我们制造当中的新技术，也为我们搭建平台。我们把激光烧结分成溶丝技术，比如一个自由基的溶丝，通过这样的技术可以建立不同的腔室，在内腔室建立不同的层级，可以给大家举一些例子，我们通过这样不同的产品，可以是在腔室和旋转机的螺旋奖，还有包括这个2.5的环、支架、分散器，通过三种不同的形式我们的产品在不的发展。我们看一下在增材使用的一些核心，我们包括基底是718、625、HX、247的一些基本合金，还包括一些铁的基底，同时还有钢丝的铁机、F75型的CO、6A4V这个型号炭机和钛，我想在这儿强调的是，这些金属合金，尤其是化学方面，都是基于锻造的一些需求，他们需要进行全程性的制造，所以我们从锻造、旋转方面都非常的精细化，我们已经看到许多未来的材料，对于增材制造方面有很多的作用，下面来谈一些基本的需求，尤其是金属粉末。

首先最重要的就是化学，还有就是离子类型的分布，DMLS，需要10—41u，EBM是44—106u，对于MLM的型号更大，需要44—150u，还有一些其他的需求，比如说我们需要保证它的流动性、形态、清澈度，但是我想要强调一下，作为粉末制造公司，我们先来谈一谈化学，我有一些例子，就是625材料，根据AMS5666的标准，这个标准是建立于合金，我们看到的这些合金的标准，有着最小和最大值，因此如果看20%到23%，最高值和最低值有很大的区别，因此就有一个非常广泛的标准，我们谈到一些其他的元素，比如说铝、铁、钙等，不同的金属合金在应用当中会有不同的表现。所有的离子当中，还有一些气体，比如说氧气和氮气，我们看到过这些气体具体的应用情况，但是在一定的标准下，在增材制造方面他们似乎缺失了。我想谈一谈气体方面的一些细节，首先95%是有着氮气，你可以看到不同的颜色代表着不同的数值，我们可以看到氧气和氮气的区别，你可以看到有一个变化值，最低值其实含量还很大，比如说这个离子的类型小于44u的，他们的氧气含量比较高，因此你可以看到，具体来说小于44u的这个类型，就可以看到，但是小于250u的，它的氧气含量是最低的。我们看到还有一些基本的需求，举个例子：如果你买的是-44u的粉末，我们的规格有100种，我们从0.1可以上升到63的最高值，比如说+44u，我们可以得到一些0、1、2、3这样的规格，这样的允许值和最大值，因此这就让我们的制造业很难进行有效的制造，并且进行全球的推广，我们需要针对不同的情况进行不同的调整，因为有不同的大小和类别。

在总体的标准中，需要建立一个统一的标准。作为一个粉末制造商，如果我们要传输制造用的粉末，比如说合金，或者是非金属制的粉末，针对非金属的污染，我们都需要提供这样的服务。我们在制作粉末领域非常在行，尤其是清洁污染方面，因此我们把它作为日常的工作，我们想要给予粉末使用者，告诉你们可以在什么时候去使用哪一种粉末来避免污染，并且针对某种污染情况，可以改变机器的处理程度，以及它的质量标准，或者还有其他的体制可以运行，比如说你的打印机，你的打印机供应商。我们说到了体制系统，可以运用不同的粉末，从空气传播方面来说这个灰尘是一个空气传播的污染物，在这个领域需要考虑针对污染的粉末。

谈到PSD改变以及点化离子，我们通过3D打印机，可以打印出800pm的物体，具体来说这个粉末我们需要考虑整个使用粉末的环境，刚刚也谈到了潜在性的微结构缺陷，如果这个缺陷发生了，我们可以将表面部分进行修复，我相信使用粉末加工对于未来来说是一种概念。我们能够看到在增材制造方面会有这样大量的粉末加工，对于锻造或是工艺所需要的合金设计，可针对一些化学目标进行调整，以提高机械功能。我们需要在粉末加工过程需要评估价格的优惠性和成本，再具体到氧气的需求，在使用粉末的时候，尽管它有提供一定的经济效益，但是它还是需要严格的研究，以及它的氧化性和这个过程中所产生的污染。这就是我所要谈的主要的内容。非常感谢!

主持人：非常感谢taflin先生的报告。下面请蔡小魁，陕西宇光飞利金属材料公司总经理。

无论从市场规模还是技术发展程度，都像是看到了苗头，但是我也想给大家传递一个信息，我们能看到的往往是冰山一角，就像是在国外有无数的应用，他们在能够宣传的领域里内涵重大，有一些也是不能说的，比如像美国的F117战斗机，某一些部位用了这些东西不能说，国内3D打印业内的企业也是，我们看不到一些真正用起来，用在哪些方面的细节，这往往也有一个现象，就是我们自己用在上面的关键的东西，可能不能说。

陕西宇光这个企业是2000年投产的，做球形技术粉末有15年历史，它的产品从面向镀膜、烧结到最后进入了3D打印的主市场，从投产到现在走过了漫长的发展历程。从3D打印中的传统工业来看，我个人认为它不是对传统市场的替代，也不是对于传统市场的一种顶尖程度的尖端制造的必要条件，但它可以是充分条件。这个工艺现在面临的是一个高成本，低效率的情况，但是真正用于航空航天工业生产的时候，它能体现的更多的是一种创新，比如说我们每一个制造业角色的工作人员要做一个汽车，他知道如果在某一个方面有一个关键件能在高性能指标上有所改变，那么它就可以在这方面有所突破，有所创新。在制造业来讲，特别是机械制造业，我个人认为更多的是材料为王，一个企业的主产品，主要工艺性能指标往往就体现在关键材料上，关键材料与之对应的指标，包括加速度、主要的耐高温指标、寿命指标，甚至有时候更多的是像航空发动机的补充，真空推进能力，这些指标都受制于材料。

我们在中国这样工业技术不是特别丰富的环境下，有3D打印做支撑，对军工企业、航天企业应该是雪中送炭。有一种观点讲3D打印对于传统制造业是锦上添花，当传统制造业水平不太高、效率比较低的时候，拿3D打印是一种应急、代替，我个人认为不是这样的，在各种工艺的对比上，具有生产能力的工艺，最成熟的是渲染电机，在此基础上我们开发的对应的产品，在这里也可以传递一些消息，像刚才AP&C公司说的一样，他们有一种感觉，旋转电极制造产品的力度，好像是到了75微米左右就做不下去了，传递不下去了，今天给大家传递一个消息，特别是航空业、军工业、船舶业消息，这个消息可以传递给我们的设计部门，他们对这个指标有一个自己的评价，像刚才有的公司的观点，我也说一下，球形金属粉末作为传统市场的替代，前途不一定是很大，但是它是最有生命力的，他能带来创新的机会，在产品设计上以及产品的构型上，对于设计员来讲就是一个展开心目中理想之花的工具，就像是搞创造的人、做衣服的人，去设计新的款式，得到最理想的造型，包括像刚刚的图片中有一个收纳板开成的一个花朵，这个造型，如果是用传统工艺是做不出来的，他给传统工艺的冲击更多的是带来的新工艺、新方法、新思路的思维和展现，这个展现可能是最难得的。

对机械设计，航天产品，军工产品，特别是船舶产品行业来讲，3D打印跟它的关系是如何?如何来定位呢?我通常的概念是说它是传统工业工艺方式设计理念的一种创新，对于设计部门是一种盛开心目中的理想之花的钥匙，借助它能完成思路构想。在传统工艺和新的3D打印高效率的支持下，比如说每小时0.5公斤的制造能力，这个效率已经是传统工业可以接受的工作效率了，不但是设计员心目中理想之花绽放的工具，更是自己企业提高生产效率，小批量生产，至少是单件少于两百个的时候，一定是一个有效的替代工具和最有发展潜力的一种手段。

我们在金属3D打印对军工企业的发展来讲，在老的传统观念中有一种感觉，质量检验的过程漫长，产品验证的过程可能是几个月，我个人感觉这个问题不大，无论是国外产品还是国内产品，真正走入军工的时候都要走这一步，甚至在美国、欧洲、日本，真正的产品进入到军工、医学行业，他的验证的过程和时间都是漫长的，如果是医学的产品，真正的走完一个验证的全过程，可能是十年，前三年可能做产品试验，五年做寿命试验，十年寿命试验，最后人体的植入十年考核过关了，才能正式推出市场，在这点我们3D打印企业也得能耐得住性子，用自己产品的稳定性和高质量的可靠性去赢得军工用户，因为我本人也是对军工企业的采购方式做了一些思考，今天也拿出来给大家分享。所有的军工企业，对于咱们3D打印产品的应用来讲都有一个产品的先试验，然后性能验证，再产品寿命验证的过程。假设一个企业正常用我们的3D打印产品，到最后产品批量化生产，应该是6个月，完整的验证周期，要想构成产品，70%以上的占有率的话，可能是一年到两年，这应该是按职能构造的周期。

我们对在3D打印市场构成上，特别是成本对市场的效率影响有一些感想，3D打印市场我们现在感觉到价格比较高，特别是进口产品，大家感觉到好几千块钱，真的是有点感觉成本像天文数字了，如果在中国的市场应用分两个区域，一个是直接制造成形，直接用，大概的进口产品价格可能是几千块，这个产品的市场对象就应该是设计员手中的玩具，他是展开自己的设计思路、塑形结构、传统意义上的一朵花，可以制造出来，这是一个方向，它是解决有没有的问题。再往市场走的过程中，就像逐渐走向追求效率可以接受的尺度。国内的军工企业可以接受的数字大概是每小时0.5公斤，还要保证性能，产品的器械加工的余量不超过8%，这个值应该也是我们所有的3D打印行业的人应该关注的一个指标，这个指标就代表着他可以代替传统工业的发展，它的价格、进口的多少我不太清楚，我也不太好说，但是国产的价格我可以告诉大家，无论是高温合金还是钛合金，价格不超过五百，如果是国内的，国产的可能不会超过两千块钱。

在这里我给3D打印企业提一个意见，特别是应用企业、用户、设备制造商、行业构成产品的各个环节，你们看到国外产品能出高价，几千块钱，国内产品卖两千块钱性能一模一样，非得砍价砍到一千块钱，而且过一年才付钱，其实对国内的粉末制造企业来说有点不公平，在这里我给大家做一个个人的承诺，国外有的国内也能有，国外的全，国内的不全可能是真的，因为国外面临的市场是全世界的，国内面临的市场是局部的、小批量的、偶发式的，从这个角度来说国内的企业还需要航天用户，航空用户，军工用户来支持，国外的你买多少钱，你花多少钱买国内的是不是也比照执行，当然这已经不是我们学术讨论的氛围，但这是一个思想观念的变革，我们在3D打印这个行业，能健康生长，生存下去，我们不要拿国外的产品质量做尺子，拿国内的价格要求来要求国外，这个过程我们挺困惑的，希望更多的时候有机会受相关部门的支持，希望能得到方方面面的支持，希望帮国内的粉末制造企业一把。刚刚我也想到了，国内的3D打印企业没有条件说大家支持国货就都买我的，我不这样认为，同等质量，同等价格我们希望支持国产的，有必要的时候应该在思想观念上做一些调整。

主持人：谢谢蔡总！下面有请加拿大泰克纳等离子体系统公司亚洲区经理贾鹿做报告。

增材制造又称3D打印，是一种以数字、模型文件为技术的直接制造技术，几乎可以制造任意形状的三维实体，3D打印的材料主要是金属粉末、塑料、黏合材料等，打印后还需要一个烧结的步骤，才能得到一个最终的部件。

为什么现在增材制造这么火?主要有几个原因：第一、增材制造的制作费用比较低廉，而且可对于复杂部件有很简单、快速、创新的制造，因为我们现在不需要用很多的设备和复杂的设计，增材制造这种方式可以让我们很快的从一个设计的理念到设计产品。第二、和常规的制造方式相比耗材低，这种制造方式是用粉末做原料，可以大大降低耗材。

目前的技术主要是激光烧结和电子束烧结，还有喷墨打印。我们公司主要是生产金属粉末的，所以主要注重于前面两种。增材对于粉末有比较高的要求，主要要求是要具有一个流动性高和堆积密度高的特点，流动性高可以保证打印粉末均匀顺利的输送到打印熔池，同时也保证粉末的重复使用;堆积特性高可以保证得到组织致密和低缺陷率或侥幸成型率。海绵钛粉末，可以同时满足流动性高和堆积密度高的要求，粉末很干净，没有小粉附着在球形粉末的表面上，从而影响粉末的流动性和堆积密度及粉末烧结。材料的种类主要是一些钛，目前比较多的是钛、钛合金粉、镍合金、钴铬合金、镁铝硅合金等。

我们公司的设备80%以上都是我们自己在工厂加工的。我们有一台40千瓦的设备，主要可以用来做三个应用：纳米粉末、球形粉末、做喷涂。泰克纳公司座落在魁北克省蒙特利尔附近，大概离蒙特利尔40公里，这个公司是从大学里面分出来的，最早是从一个体炬(音)开始的，体炬是我们核心的技术，我们每一套设备都是根据客户的需求来定做定制的，所以在开始的时候我们也有很多方案的设计、设备的设计等。我们还有一台200千瓦工业化生产的设备，我们目前生产的粉末都是用这种设备来生产的。我们公司目前有70个员工，是多个学科人才组成的团队。我们有设备公司和研发公司及粉末公司，粉末公司主要是用我们自己制造的设备，来生产一些高附加值的粉末。

下面我介绍一下感应等离子技术。

物体有三态，固体温度升高变液体，液体温度升高变气体，再把气体温度升高就是等离子体。等离子有比较多的种类，主要是感应等离子体，是用感应线圈固化在陶瓷当中，当我们的等离子气体通路到这个感应的磁场中就可以激发它，产生等离子体，产生高温区，我们主要用等离子体这个高温区对粉末进行处理。

举例：我们70年代有一个体炬，比较简单，它的操作时间会比较短，因为它的冷却效果不是特别好，所以操作一段时间必须要停下来。我们现在的体炬是我们的专题，可以24小时连续操作。感应等离子体和其他体的区别是我们是没有电极的，电极是一个易损件，而且高温下容易侵蚀，可以气化，但对于我们来说就没有这个问题，我们最高温是轴向注入原料，大部分现在是测向注入的，如果侧向注入有一些粉还没有到高温区就掉下来，有一些粉穿过高温区就掉下来了，这样就导致很多的粉没有很好的处理，对我们这样的技术来说就不存在这样的问题。而且我们等离子的体积非常大，所以可以同时处理很多的粉末，而且我们在惰性、还原性、氧化性的环境下都可以进行操作。

我们的温度分布是这样的，在最高温处温度是在11000度，在这种温度下，对所有的物质都可以进行熔化和汽化，这就是我们泰克纳感应等离子体体炬，根据功率的不同有不同的体炬，分别有15、40、80、200千瓦的体炬，到现在一直没有一个体炬是反修过。

下面介绍一下我们等离子体工艺。

刚刚介绍到我们主要有三个应用，第一个应用是可以对粉末进行球化，提高粉末的流动性，增加粉末的堆积密度，减少粉末的孔隙度、改变颗粒的表面形状等等，我们知道当粉末注入到等离子当中去，当它吸收的热量大于他需要熔化的热量，大于他热传导的力量，他就会熔化，完全熔化以后在反应器当中，在下降过程中慢慢冷却，自由放任，由于地心引力的作用，就成为一个球形的粉末了。我们可以用很多作为原材料，比如喷雾干燥粉末、角形粉末、线材、悬浮液、气体、固体、液体都可以作为原材料。

我们有两种工艺，一种是用海绵钛进行生产，还有用其他的一些材料进行生产，如果用海绵钛我们的堆积密度是提高了很多，刚刚蔡总有提到，说国外的产品价格非常高，和国内的价格相比非常高，但现在采取我们的这种工艺，其实产品的价格可以说和国内的产品价格是差不多的，所以并不是说性质好价格就贵，性质好价格也可能是便宜的。我们对钛粉有一个提纯的过程，为什么提纯呢?在高温下一些低熔点和汽化的物质汽化以后，从粉末中跑出来，就会被抽真空抽掉了。我们粉末在滤镜上是没有改变的，我们有镍合金，有钼粉，堆积密度是增加了很多。

我们的设备也可以做纳米粉末，纳米粉末原理很简单，当粉末注入到等离子当中以后，在下沉过程中会慢慢的互相碰撞团聚，当团聚到我们需要的滤镜的时候，我们把它冷却固化，纳米的粉末可以生产纯金属氧化物，氮化物等，所以我们粉末的进滤镜是可以通过这个位置来控制的。我们的设备有一个试验性研发设备，有15千瓦的设备，主要是用于实验性，40千瓦也是实验性的设备，我们还有一边做球化，一边做纳米的双输出端的设备。还有80千瓦的设备，可以用于试验，也可以用于生产，而且它是一个20小时连续操作，有气体回收装置和起叠系统。我们200千瓦的设备主要是工业化生产的，我们产量可以达到25—30公斤每小时。我们的真彩制造是一种快速生产的创新技术，现在越来越多的工业伙伴注重这种技术，这种技术需要大量的高流动性与高密度的粉末来生产出特殊要求的零件，我们泰克纳感应等离子技术是完全可以生产出满足3D打印高标准的球形粉末的。

主持人：谢谢贾先生的精彩报告，为我们带来了先进的粉末。下面有请现代化南洋理工大学的张丹清小姐。

谈谈我们之前做的试验，用316不锈钢或TI6AI4v材料借助3D打印机打出来的零件抗拉强度非常高。这里讲一些材料：316不锈钢、热工作钢、马氏体钢、铝合金材料、钛合金材料，这些材料都是已经商业化的。现在正在做科研的有以下材料：钢材、还有铝合金6061、难融合金、铜合金等。这个实验的性能，最高点和最低点的距离有100um，它的尺度精度相对于传统的基加工是比较差的，因为受成型腔的限制，不能做大的零件在目前也是问题。这是一个快速凝固的过程，所以硬度很高，且没有方向的局限性，SY和YZ是一样的。现在的设备已经有400瓦和1000瓦的光纤激光设备，里面通常会有氮气保护。总结一下SLM的制造商，一个是德国的公司，做的设备比较精细，下面一个法国的公司france，italy、UK、Japan等等。

另外我们对EBM做了一些背景研究。已经商业化的材料有钛合金和铝，目前在研究的材料有镍基高温合金、工具钢、600661及其他的材料等。可以看到EBM的成型性能相比SLM更高，它的Rz是150um，但SLM的加工没有那样精细;它的大概分辨率也是150um，以及尺寸精度为150um。它的机械性能、抗拉强度也是很高的。我们现在的设备大概功率是300瓦，但它有一个最好的性能就是有预热，所以对钛合金来讲就不用再做后处理，因为零件拿出来以后就相当于已经做了热处理。另一方面它处于真空腔体环境，所以加工非常纯净，没有引入其他的气体杂质。

我们发现金属打印，很多客户的要求是想做多种材料，所以我们想打一个铜合金、铝合金放在一起做对比;我们发现主要有两种系统：一种是根据我的需要出相应的粉末，形成一个多种材料打印的文件。另一种是用漏斗来掉粉，漏斗分了很多层，每层材料都不一样。我们在NTO做的研究，因为腔体有限，就把腔体分成两个部分，一部分掉铜合金，另一部分掉316L合金，这是打印出的拉伸试样。EBM不是做两种材料的加工，而是先做一个基板，再把另一个材料做在上面。这是加工出来的结果试样，可以看到很粗糙，原棒明显有偏心现象，因为不是一次成型，但它的组织结论研究得非常好。

对基础3D打印机来讲有一个很短的加工周期，并且有相对低的投入，当然了，它取决于你做了什么应用。南极熊3D打印网对工艺和应用都做了大量的总结和分析。经过我们的研究发现，所有商业化的材料，致密度都是非常高的，并且机械性能非常好，这一点是设计师根本不可能用传统加工方法来做的;但他的问题在于表面粗糙。来看一个例子，比如这个零件用传统方法根本做不出来，但用3D打印就很轻松，但需要在支撑上下功夫。3D打印首先需要有一个正确的加工方向才能做出很好的支撑，因此文件的处理很重要。

3D打印并不是代替传统，只是一个补充，就像当时微波炉出现的时候，我就觉得这个厨子可能会失业，因为大家都放微波炉了，但现在还是有厨师，所以3D打印也是一样的，3D打印可以弥补传统加工方式的不足。

用传统方式加工多种多样的产品是非常麻烦的，因为需要加工很多模具，但用3D打印就非常简单，比如用EBM打印的镂空文件，并且可以看到打印的曲面。另外我们可为不同领域的人们提供不同的、针对性的3D打印服务，以及3D扫描及3D打印设备。

主持人：谢谢张丹清小姐的发言。今天上午最后一个报告，也就是压轴戏，是由中国3D打印的第一人，就是我们的颜永年教授，大家欢迎!

颜永年：我报告的题目内容有以下几个方面：

第一：金属3D打印有多少种、常用的是哪些、和我们关系密切的是哪些?

第一种是SLS。先看一些案例：同轴送粉和偏轴送粉的熔覆，激光从轴心下来，粉末沿着它，粉末呈一个角度作用下来;激光在中间，蓝区是粉末束流，气体在下面，要聚焦在下面一点。五轴联动机器人的熔覆，可以看到它的灵活性非常好。我们设计了一台熔覆机床，主要是为球阀表面的强化，可以做出两米直径的球;这个机床我们生产了一台，销售了一台。还有高铁轮对的熔覆，对高铁轮对的熔覆很有好处。这是对轧辊轴的熔覆。

第二种是SLM。熔化和烧结其实原理一样只是功率不一样。我们公司做的一些案例有冷却流道、为长虹集团做的注塑模、用钛合金材料模仿生物医药应用的东西、批量生产的商业化工业SLM产品以及科教领域推出的多功能SLM设备。为什么要开发多功能?从商业目的来看不是太值得，但是从发展3D打印、帮助教育、科研和培训的角度，我认为多能功能是很有价值的，它可以减少使用者的投资，围绕这个目的开发了一型二型的多功能设备。

第三、四种分别是EBAM和EBSM。现在美国CRK公司EBAM可做到很大的成型量。EBSM的成型箱和电子箱在一起，真空处理很困难。我们学校04年做的EBSM，当时应该是比较早的一台。这个体积超大型的是EBAM，打印尺寸可达6m*1.2m。这些为3D打印未来的发展提出了很好的案例，我认为3D打印要用大功率，所以我们要把3D打印的成型量及熔覆量往大功率发展。

第二：金属3D打印从制造科学、材料成型学、制造一个零件的角度来看有什么不足?

前面介绍的3D打印都是液固转变，就是凝固，一个熔池变成固态，我们叫液到固的转变。如果液固转变做得好很容易做到平衡冷却和快速细化，不存在偏析，因为锻造大型的东西，偏析是一个很头痛的问题，所以很小的熔池很容易做到断裂极限，使流动极限能大幅度提高。超过铸造、接近锻造很容易，也能做到，但是还有先天不足。它不是一种非凝固的固态到固态的转变，而是液固的转变。

美国一个公司有一个试验：最后一项很不稳定，前面也不是每一次都达到，这个现象很多搞3D打印的人没有去应对，在高温下重系的结晶，因为是流动状态，必须有大量的技术流动，才能把这个东西加上去，才能使冲击韧性达到要求值;我们不能只看到强度可以了，还要看到属性、冲击的热性，这是3D打印技术上的不足之处。

第三、3D打印需要和传统工艺相结合。

传统的结合为什么重要?我引用华盛顿邮报的一个报道：“技术创新带来的实际经济收益不会源自那些眩目的想法，而是源自正在趋于成熟的新兴技术与传统技术的巧妙结合”，这句话说得非常清楚，怎么结合呢?我认为是跟锻造、挤压相结合。就如跟德国的格林公司合作，推出用于高档汽车轻量化的熔覆再进行珩磨，并和熔覆挤压结合，固固转变，动态再结晶，就可使产品没有偏析、冲击韧性提高、熔覆提高;再通过挤压提高塑性、韧性，最终获得达标的产品。

我们有一个核电主管道，我们对它进行了很多的模拟试验，也用过粉末成型，虽然目前还未实现，但我认为是可以实现的。用喷头作出的变件成型：把中间体垂直熔覆与挤压相结合，结果试验以后出现很多问题。我昨天就此问题跟GE公司的交流，我认为熔覆锻造需要进一步的发展，对像核锅炉这样几百吨的东西，不可能全部熔覆完了再锻造，因为没有那么大的设备锻造，必须边熔覆边锻造。我们说的单元熔覆锻造需要熔覆和锻造反复进行。我们国家在全世界做的7654工程、700吨钢水、600吨钢锭、500吨铸件、400吨锻件，我们能不能用3D打印技术，把一个核锅炉从四年缩短到一年?这是我们努力的方向。（3D打印在线）

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