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导读：随着工业4.0的浪潮席卷全球，3D打印技术以其独特的制造优势，成为制造业革新的重要推手。中国在这一领域的发展尤为迅猛，近年来在金属3D打印技术上取得了一系列令人瞩目的突破。例如，今年亚洲2024 TCT展会上亮相的西空智造锻打印技术、镭明激光的飞行打印技术、易加三维的EP-M2050 64激光多激光打印技术……诸如此类的创新金属3D打印技术引起展会的一时盛况。每一项技术的进步都在不断拓宽金属3D打印的应用边界，越来越多的企业也开始在这一领域展现出了强大的创新能力和市场潜力。
对比国外同一梯队，我国近年来发展起来的金属3D打印技术不仅在精度、效率和材料应用上实现了质的飞跃，而且在关键技术自主可控方面取得了显著成就。在本文中，南极熊将汇总介绍我国在这一领域的几项关键技术进展，探讨它们各自的原理、亮点及其在行业中的不同之处，探索这些技术如何引领制造业的未来趋势。
西空智造“锻打印“技术
西空智造的“锻打印技术”是一项突破性的金属3D打印技术，技术依托于选区激光熔融（SLM）方法，并引入了同步的常规SLM激光和脉冲强化激光，使得打印过程中产生的内应力得到有效控制。这种双激光协同工作机制大幅提升了材料的质量和性能，解决了传统增材制造中疲劳强度低、质量一致性差、以及易变形开裂等痛点问题。显著提升了打印件的整体性能。
西空智造的“锻打印技术的核心在于特殊的脉冲激光强化方法，能够利用激光冲击产生的高压波对熔融金属层进行锻打，使得材料在冷却固化的同时进一步细化晶粒结构，从而显著提升力学性能。例如，与传统SLM打印的7075铝合金相比，使用锻打印的产品显微硬度可提升20%到40%，晶粒细化超30%，而且内部残余拉应力转换为压应力。这种应力转换进一步提高了部件的抗疲劳性能，并减小了变形几率。基于最新研发的i3D-300型锻打印金属3D打印设备，公司已经实现了多种难熔金属材料的稳定打印成形，如7075铝合金和镍基高温合金，无需改变粉末成分或添加形核剂即可获得高性能材料。此外，设备中的DD1激光模块还支持高精度的轮廓加工，允许更少的支撑结构，满足复杂薄壁零件的净成型需求。
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镭明激光的飞行打印技术
镭明激光推出的“飞行金属3D打印技术”在今年的2024 TCT展会上引起了广泛关注，一度成为“爆款”。该技术的核心在于激光模组的移动性，能够在打印过程中实现激光器在X轴方向的移动，从而扩大打印尺寸并提高打印效率。LiM-X1500HF系列设备具备1.5米×1.5米×1.5米的打印幅面，专门针对航空航天中大型零件的打印需求。该设备集成飞行打印技术的亮点在于其采用了多达20个激光器的配置，结合铺粉、送粉两种技术优势，既保证了成型幅面，又能使打印的零件更加精细，节省后续加工时间。在小尺寸设备方面，镭明激光推出的LiM-X400机型能够实现高达每小时3公斤的打印成型效率，可应用于模具和民品领域。此外，飞行打印技术还展示了在复杂零件制造方面的独特优势，能够满足航空航天和军工领域的高要求。
镭明激光的飞行打印技术不仅在技术层面上实现了突破，还在市场应用上获得了高度认可。设备的灵活性和高效性使其在多个领域展现出巨大的应用潜力，尤其是在需要大幅面打印的场景中，为制造业带来了新的可能性。
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易加三维配备64激光的EP-M2050打印装备
易加三维在2024年TCT展会上发布的EP-M2050金属增材制造系统，标志着SLM技术在大尺寸零部件打印领域的又一重大突破。该设备的成型室尺寸达到2058mm×2058mm×1100mm（Z向可定制达2000mm），极大拓展了SLM增材制造技术的成形尺寸和应用范围。
EP-M2050采用矩阵式激光器排列技术，标配36个激光器，最大打印成型效率可达1080cm³/h，较之前的型号提升约100%。这一技术的亮点在于其高效的激光输出和优秀的光学调校，使得打印件的致密度和均匀性得到了有效保障。在2024 TCT亚洲展的现场，易加三维展出了由这台EP-M2050打印的2米级的金属件。此外，EP-M2050还具备智能监控功能，能够实时检测铺粉缺陷，提高打印的可靠性和可追溯性。在安全性方面，EP-M2050实现了全封闭式操作，具备多重保护机制，确保设备在运行过程中的安全性和稳定性。这些创新不仅提升了生产效率，拓宽了SLM技术在大尺寸零部件的服务领域，还为工业化智能生产制造创造了更多可能性。
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铂力特50μm级高精密金属3D打印技术
铂力特（BLT）推出的高精度金属激光粉末床熔合（LPBF）技术，标志着在微型部件生产方面取得了重大突破。这项技术通过改进激光熔合工艺和优化材料沉积，显著提升了表面粗糙度和尺寸精度，生产出 表面粗糙度低至Ra 2-3μm且尺寸精度达到0.05mm的零件。这一精度水平为制造需要高度细节和光滑表面的部件开辟了新的可能性，如医疗设备、航空航天和先进工程的部件。例如，在医疗行业，铂力特成功生产出具有复杂内部通道的小型医疗部件，满足了严格的质量标准。此外，铂力特公司也是我国较早一批实现无支撑金属3D打印技术的突破的公司： 30°以下悬垂结构无需支撑，铂力特攻破无支撑SLM金属3D打印技术-南极熊3D打印网 - 平台 (nanjixiong.com)。结合无支撑技术和高精密LPBF技术，铂力特生产出厚度仅为0.1毫米的不锈钢螺纹部件这一具有挑战性的应用，且最终部件的表面粗糙度达到 Ra≤1.6μm。
铂力特的另一项创新亮点是开发的F-RD拓扑结构模型，这一精妙的设计展示了新型高精密LPBF技术的潜力。这一设计基于算法数字设计方法，能够创建具有复杂曲率变化的周期性极小曲面。与传统方法相比，该技术实现了改进的表面纹理质量，证明了在突破增材制造极限特征尺寸方面的潜力。铂力特在高精度金属激光粉末床熔合（LPBF）技术的技术突破，不仅提升了制造微型部件的能力，还解决了传统金属LPBF法在表面光洁度和精度方面的挑战，这对于依赖复杂精密部件生产的各个行业来说，是一项革命性的进步。
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清研智束双枪/四电子枪同幅电子束金属3D打印技术
2022年11月，清研智束发布了首台采用了EBSM®双枪同幅电子束金属3D打印技术的Qbeam G350设备，扩大了高温材料的打印幅面、提升了打印效率。该技术实现了同步预热和扫描，精确控制粉床温度，打印出更加复杂的结构和材料，满足航空、航天等领域的需求。Qbeam G350的创新之处在于其自主研发的双枪同幅技术，可同步进行预热、填充和轮廓扫描，成形效率提高一倍以上。该设备适用于形状复杂、裂纹敏感性材料零部件的加工制造，如大尺寸薄壁零部件及金属间化合物、难焊高温合金等材料。
Qbeam S600是清研智束在2024年4月取得的又一突破性成果。凭借其革命性的多电子枪拼接控制技术，成功整合多个6kW功率的高能电子枪，实现了600×600×700mm的打印尺寸，钛合金极限沉积效率提高至每小时400立方厘米以上。这一创新显著提升了生产效率与成本效益，更大大地缩短了新材料的研发周期，同时确保了成品的优越性能和广泛适用性。Qbeam S600的发布，解决了长期以来困扰制造业的大尺寸钛合金部件生产难题。相比激光设备，这款电子束设备具有显著的批产经济性，以某医疗应用典型零件为例，其单件成本降低了47%，设备产出提高至200%。
△2×2阵列式电子束金属增材制造设备Qbeam S600
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汉邦激光联手广东工业大学开发全激光增减材复合金属3D打印技术
在2024年5月，汉邦激光与广东工业大学合作成功研制出了集成原位激光成形、抛光、减材、强化、热处理和在线监测与闭环制造参数调控等功能的全激光增减材复合制造装备。这种技术实现了连续激光增材与超快激光减材在极小时间尺度上的功能融合，为复杂高性能构件一体化精密制造提供了新技术与新装备。全激光增减材复合金属3D打印技术解决了增材制造零件表面粗糙度高的问题，突破了精密微小内结构无法制造的难题，实现了含复杂微细内结构的零件直接成形，延长了设备寿命、无损耗、绿色工艺。
△LACM全激光增减材复合制造金属3D打印工程样机
汉邦激光的全激光增减材复合金属3D打印技术实现了多激光（连续激光+超快激光）复合，光斑尺寸（20-100μm）与能量分布可调；近微纳米级精密减材技术，实现微纳米尺度切割；增材铺粉厚度30-60μm，激光减材精度达到1μm，满足精细结构加工需求。此外，金属构件无需承受外载荷力，增减材过程中激光强化与终端面激光抛光，实现了系列自主知识产权的多激光运动硬件集成与控制软件代码编写。该技术的突破解决了增材制造零件表面粗糙度高的问题，突破了精密微小内结构无法制造的难题，实现了含复杂微细内结构的零件直接成形。这种技术延长了设备寿命、无损耗、绿色工艺，有望对金属3D打印产业，甚至金属加工领域造成变革性的影响。
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南京英尼格玛CML Hybrid多激光同轴复合3D打印技术
南京英尼格玛工业自动化技术有限公司在深圳2024 Formnext展会上推出了一款集自动化与智能化于一体的移动机器人增材系统，打破了传统3D打印设备的固定性限制，大幅提升了大件工件的生产效率。该系统采用AGV移动小车作为底盘，能够将设备移动至需要操作的工件前，进行智能焊接和增材制造，实现了大件工件的“现场”制造。与之适配的是公司的专有CML Hybrid多激光同轴复合3D打印技术，集成了定向能量沉积（DED）的所有工艺，通过全部可独立调控的6激光模组复合电弧热源、6路粉末和丝材同送以及双路保护气，实现包括多波长激光复合、激光电弧复合、丝粉复合以及保护气复合的四重复合技术。这使得设备能够满足变组分梯度材料、原位合金化增材、高通量材料制备、微观组织调控等DED技术前沿研究方向，同时可满足提升增材材料兼容性、增材效率、构件精度、性能及复杂程度等DED技术工程化应用需求。
英尼格玛的产品不仅在硬件上表现出色，还通过软件和数字化手段提升了整体生产效率。公司的智能增材软件可以通过模型导入、路径规划、模拟等步骤，自动完成增材制造的全流程操作。这一过程无需人工干预，大大降低了操作难度，提高了生产效率。此外，公司还开发了一套过程质量监控系统，能够实时监控设备内部的打印状态、温湿度、熔池的形貌等参数，提升了产品质量、优化了生产流程。
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希禾增材绿激光金属3D打印技术
深圳希禾增材公司致力于开发绿激光金属3D打印技术，特别是在打印铜基材料、难熔金属材料、贵金属材料等细分市场领域提供了优秀的解决方案。在2024年3月，希禾增材推出最新的XH-M350G绿激光金属3D打印机，净成型尺寸达到350×350×500mm，可选配单/双绿激光，满足市场上对紫铜、铜铬锆、铜铬铌、锡青铜、铜铝合金、铜镍合金、钨、钽、黄金、铂金等材料的打印需求。
XH-M350G的技术特点包括自研单模连续绿光光纤激光器，可选配多种功率（500W/750W/1000W）单激光/双激光，提高打印效率。设备采用上送粉方式，支持单、双向铺粉，可选配半/全自动吸筛送粉系统。光路系统深度定制，光斑大小可控制在40-60um，覆盖材料范围更广，除常规材料外，覆盖铜、贵金属、难熔金属等更多材料体系。设备软件支持高度开源，配备永久滤芯，确保滤芯长期使用，气氛循环系统创新设计，大幅降低洗气、打印过程中气体消耗，降低使用成本。模块化设计使得设备日常维护管理便捷，搬运、运输、安装简便。
希禾增材的绿激光金属3D打印技术正在成为细分市场领域的最佳解决方案，公司希望促进金属增材行业进一步全面、快速、健康发展。随着技术的逐步普及应用，希禾增材将继续推出多尺寸、多激光的产品，以匹配更多应用场景的市场需求。
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其他金属3D打印技术的突破
无支撑金属3D打印技术是我国近年来取得显著突破的一大技术领域，并逐渐打破了国际技术垄断局面。从2023年起，易加三维、铂力特、华曙高科等众多国内厂商纷纷发布了自己的无支撑/少支撑打印技术，这些技术在成形质量、打印幅面和打印效率上均展现出明显优势。德国Velo3D、EOS等公司曾以其无支撑技术领先市场，但中国厂商的崛起，凭借技术创新和高性价比，开始在国际市场上崭露头角。
结语
西空制造、铂力特、清研智束、汉邦激光以及希禾增材等企业的技术创新，不仅推动了国内金属3D打印技术的进步，加快了中国制造业的转型升级，也为全球金属加工领域带来了新的可能性。这些技术的发展，不仅提升了生产效率和制造精度，还拓展了材料的应用范围，实现了复杂结构部件的高效制造。
展望未来，随着技术的进一步成熟和应用的不断拓展，金属3D打印技术将继续在中国，甚至全球舞台上发挥重要作用，为制造业的智能化、自动化、绿色化贡献中国智慧。我们有理由相信，通过持续的技术创新与市场探索，金属3D打印将为各行各业带来更多颠覆性的变革，开启工业制造的新篇章。
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