GE也玩冷喷涂金属3D打印：双机械臂控制+机器学习，更灵活强大

通过收购德国Concept Laser、瑞典Arcam两家知名金属3D打印公司，以及自行研发，美国通用电气（GE）已近成为了不折不扣的超级金属3D打印巨头，掌握了当前最主流的三种金属3D打印技术 — 粘合剂喷射、激光烧结和电子束熔融。可你知道吗？他们其实还在“偷偷”研究另一种暂时不算主流但极具潜力的技术 — 冷喷涂。

冷喷涂其实并不是什么新玩意，而是一种已经十分成熟的材料沉积工艺，只不过一直被用于表面修复。其原理是用压缩空气将材料颗粒加速到4倍音速，然后撞击目标物体，在上面创建出涂层，完成修复，主要优点是速度快，成型致密性好，可喷涂任意厚度，以及可以在任何金属、玻璃、陶瓷和岩石表面喷涂。

不过，既然是材料沉积工艺，那就不只能用于修复，也能用于制造，区别仅仅是厚度的不同。于是近年来，冷喷涂很自然地成为了3D打印界的新宠，而基于它的金属3D打印机也已经出现，比如南极熊不久前刚刚报道过的澳洲SPEE3D公司的LightSPEE3D（下图）、Titomic公司的Kinetic Fusion，以及这次要为您介绍的GE正在开发中的设备。

三家公司的冷喷涂金属3D打印机很相似，都采用了机械臂，所以十分灵活，成型尺寸也很大。但GE的要更优秀一些，因为它有两条机械臂（2017年10月升级的），一条负责“抓住”并控制构建板（和上面的打印件），另一条负责冷喷涂，更灵活（有12个自由度）。

另外，它还安装了先进的机器学习软件，能通过分析每次的打印设置实现自我进化。正如开发团队领导者，GE科学家Joe Vinciquerra所言：“设想一下每年绘制相同的图像4万次。即便由机器来做，也不能确保每张都一样，一定有一些更好。但我们可以从这些微小的差异中学习。通过实时应用这些变化，每幅新作品的质量就能提高。“

截至目前，GE已经成功利用这台双机械臂冷喷涂金属3D打印机做到了一些事情，比如打印出了喷射引擎的螺旋桨叶。而未来，他们必定会用它实现更多应用。就让我们拭目以待吧！

值得一提的是，我国也已经展开了冷喷涂3D打印方面的研究 — 2016年，浙江工业大学的姚建华教授提出了“基于超音速激光沉积的金属增材制造（3D打印）技术基础研究”，将目光瞄准了“超音速冷喷涂＋激光”这种新型的3D打印技术。


据姚建华教授介绍，高端装备制造国家未来发展的重要方向，但目前在这方面，我国仍存在着基础研究薄弱、先进制造手段缺乏、制造过程能耗大等问题。这些严重制约了该行业的发展。3D打印虽然可以被视为实现突破的关键因素，但也存在着效率低、成本高及质量难以控制三大问题，成为现阶段实现工业化应用的主要瓶颈。于是为加强“产学研用”，他看中了超音速冷喷涂技术，提出了将其与激光熔覆相结合，发挥各自的优势的新方法。这种方法具有沉积效率高、温度低、成本低、性能高等优点，是一种极具潜力的新型金属3D打印技术。

“就以汽轮机叶片为例，这项技术可以让它的防水蚀能力提高许多。防水蚀性能强的汽轮机叶片在国际市场上单价高达2-3万欧元，相当于一台奥迪车，而国内一个百万发电机组里面就需要用到1000多个这样的叶片。而且随着使用时间的增加，叶片的迎风部位会出现破损，必须进行维修或更换，”姚建华表示，“但采用这种新型3D打印技术，情况就能得到根本改观 — 它既可以修复叶片，又能降低成本，还能从零开始制造出一个新的。而在制造过程中，除了运用激光表面强化外，它还能在关键部位用更强的材料进行一体化打印，极大提升叶片的使用寿命。我们预计，这种新技术的效率和性能比目前单一的激光3D打印至少提高数倍，同时成本更低。

姚建华团队将不断推动科研成果向现实生产力转化，用科技创新驱动浙江省经济转型升级，为浙江乃至全国制造业转型升级提供关键技术支撑。

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编译自 3DPRINTING INDUSTRY