GE也玩冷噴涂金屬3D打印：雙機械臂控制+機器學習,，更靈活強大

通過收購德國Concept Laser、瑞典Arcam兩家知名金屬3D打印公司,，以及自行研發(fā),，美國通用電氣（GE）已近成為了不折不扣的超級金屬3D打印巨頭，掌握了當前最主流的三種金屬3D打印技術(shù) — 粘合劑噴射,、激光燒結(jié)和電子束熔融,。可你知道嗎,？他們其實還在“偷偷”研究另一種暫時不算主流但極具潛力的技術(shù) — 冷噴涂,。

冷噴涂其實并不是什么新玩意，而是一種已經(jīng)十分成熟的材料沉積工藝,，只不過一直被用于表面修復,。其原理是用壓縮空氣將材料顆粒加速到4倍音速，然后撞擊目標物體,，在上面創(chuàng)建出涂層,，完成修復，主要優(yōu)點是速度快,，成型致密性好,，可噴涂任意厚度，以及可以在任何金屬,、玻璃、陶瓷和巖石表面噴涂,。

不過,，既然是材料沉積工藝，那就不只能用于修復,，也能用于制造,，區(qū)別僅僅是厚度的不同。于是近年來,，冷噴涂很自然地成為了3D打印界的新寵,，而基于它的金屬3D打印機也已經(jīng)出現(xiàn)，比如南極熊不久前剛剛報道過的澳洲SPEE3D公司的LightSPEE3D（下圖）,、Titomic公司的Kinetic Fusion,，以及這次要為您介紹的GE正在開發(fā)中的設(shè)備。

三家公司的冷噴涂金屬3D打印機很相似，都采用了機械臂,，所以十分靈活,，成型尺寸也很大。但GE的要更優(yōu)秀一些,，因為它有兩條機械臂（2017年10月升級的）,，一條負責“抓住”并控制構(gòu)建板（和上面的打印件），另一條負責冷噴涂,，更靈活（有12個自由度）,。

另外，它還安裝了先進的機器學習軟件,，能通過分析每次的打印設(shè)置實現(xiàn)自我進化,。正如開發(fā)團隊領(lǐng)導者，GE科學家Joe Vinciquerra所言：“設(shè)想一下每年繪制相同的圖像4萬次,。即便由機器來做,，也不能確保每張都一樣，一定有一些更好,。但我們可以從這些微小的差異中學習,。通過實時應用這些變化，每幅新作品的質(zhì)量就能提高,�,！�

截至目前，GE已經(jīng)成功利用這臺雙機械臂冷噴涂金屬3D打印機做到了一些事情,，比如打印出了噴射引擎的螺旋槳葉,。而未來，他們必定會用它實現(xiàn)更多應用,。就讓我們拭目以待吧,！

值得一提的是，我國也已經(jīng)展開了冷噴涂3D打印方面的研究 — 2016年,，浙江工業(yè)大學的姚建華教授提出了“基于超音速激光沉積的金屬增材制造（3D打�,。┘夹g(shù)基礎(chǔ)研究”，將目光瞄準了“超音速冷噴涂＋激光”這種新型的3D打印技術(shù),。


據(jù)姚建華教授介紹,，高端裝備制造國家未來發(fā)展的重要方向，但目前在這方面,，我國仍存在著基礎(chǔ)研究薄弱,、先進制造手段缺乏、制造過程能耗大等問題,。這些嚴重制約了該行業(yè)的發(fā)展,。3D打印雖然可以被視為實現(xiàn)突破的關(guān)鍵因素,，但也存在著效率低、成本高及質(zhì)量難以控制三大問題,，成為現(xiàn)階段實現(xiàn)工業(yè)化應用的主要瓶頸,。于是為加強“產(chǎn)學研用”，他看中了超音速冷噴涂技術(shù),，提出了將其與激光熔覆相結(jié)合,，發(fā)揮各自的優(yōu)勢的新方法。這種方法具有沉積效率高,、溫度低,、成本低、性能高等優(yōu)點,，是一種極具潛力的新型金屬3D打印技術(shù),。

“就以汽輪機葉片為例，這項技術(shù)可以讓它的防水蝕能力提高許多,。防水蝕性能強的汽輪機葉片在國際市場上單價高達2-3萬歐元,，相當于一臺奧迪車，而國內(nèi)一個百萬發(fā)電機組里面就需要用到1000多個這樣的葉片,。而且隨著使用時間的增加,，葉片的迎風部位會出現(xiàn)破損，必須進行維修或更換,，”姚建華表示,，“但采用這種新型3D打印技術(shù)，情況就能得到根本改觀 — 它既可以修復葉片,，又能降低成本,，還能從零開始制造出一個新的。而在制造過程中,，除了運用激光表面強化外,，它還能在關(guān)鍵部位用更強的材料進行一體化打印，極大提升葉片的使用壽命,。我們預計,，這種新技術(shù)的效率和性能比目前單一的激光3D打印至少提高數(shù)倍，同時成本更低,。

姚建華團隊將不斷推動科研成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，用科技創(chuàng)新驅(qū)動浙江省經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級,，為浙江乃至全國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供關(guān)鍵技術(shù)支撐,。

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編譯自 3DPRINTING INDUSTRY