賽隆湯慧萍：國產(chǎn)粉末床電子束3D打印技術(shù)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

電子束金屬3D打印技術(shù)是金屬3D打印的主流技術(shù)之一，但目前從全球的情況來看，從事這方面技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和公司仍少于激光金屬3D打印技術(shù)。因此，平時(shí)我們很少有全面了解該項(xiàng)技術(shù)的機(jī)會(huì)，2018年1月28日，“中國增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展渭南高峰論壇”在渭南高新區(qū)舉辦，南極熊獲悉，在此次大會(huì)上，金屬多孔材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、西安賽隆金屬材料有限責(zé)任公司董事長湯慧萍女士發(fā)表主題演講。全面介紹了粉末床電子束3D打印技術(shù)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并介紹了賽隆金屬在產(chǎn)業(yè)化方面的進(jìn)展。

下文根據(jù)湯慧萍女士現(xiàn)場講話整理：

△金屬多孔材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、西安賽隆金屬材料有限責(zé)任公司董事長湯慧萍女士

粉床電子束增材制造技術(shù)與激光類似，也是先鋪一層金屬粉，然后電子束掃描、打印，跟激光不一樣的地方是粉床電子束能夠?qū)⒎勰┐策M(jìn)行預(yù)熱，所以有一個(gè)中間預(yù)熱的過程。還有一個(gè)最大的技術(shù)特點(diǎn)，跟激光相比，粉床電子束的能量利用率在75%以上，而激光比這低的多。所以在打印高熔點(diǎn)、難熔金屬的時(shí)候粉床電子束表現(xiàn)出比較獨(dú)特優(yōu)勢。

粉床電子束是在真空下進(jìn)行的，所以對(duì)活性金屬，包括鈦、鋯更潔凈、性能更好，而且預(yù)熱可以降低成形的應(yīng)力。金屬里頭有一類叫金屬間化合物，比較脆，用粉床電子束打由于可以預(yù)熱，可以控制熱應(yīng)力，保證不出現(xiàn)裂紋。粉床電子束成形效率比激光的高，所用的粉末比較粗，粗粉比細(xì)粉更便宜，鈦合金粉每公斤控制在1000塊錢以下，所以成本也相對(duì)低一些。

粉床電子束最早是瑞典的Arcam公司開始做的，已經(jīng)發(fā)展到了三大系列的裝備。2016年GE公司收購了Arcam70%多的股份，2017年增持到95%的股份，目前正在運(yùn)作把剩余5%股份也把它收購。GE一開始就跟Arcam公司合作做鈦鋁葉片的3D打印，現(xiàn)在已經(jīng)是能夠在2024年有一個(gè)很大的計(jì)劃。另外Rolls-Royce公司在SEBM制備鈦合金葉片、鎳基合金單晶葉片方面都非常出色。

我國SEBM的研究晚于瑞典Arcam。2004年清華大學(xué)申請(qǐng)了第一個(gè)粉床電子束裝備的專利，2007年西北有色金屬研究院和清華大學(xué)合作制作了第一臺(tái)打印鈦合金的粉末床電子束設(shè)備，2011年西北有色金屬研究院院采購了兩臺(tái)Arcam的設(shè)備，這些研究工作發(fā)表了一些相關(guān)的論文。在醫(yī)療植入物方面，我們?cè)谂R床已經(jīng)有300多例應(yīng)用，另外在航空航天領(lǐng)域用的鈦合金3D打印部件也非常多，包括一些內(nèi)流道的復(fù)雜零件和一些多孔零件。

2013年將這個(gè)技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，注冊(cè)了西安賽隆金屬材料有限責(zé)任公司，從粉末原料到3D打印裝備，到最終3D打印服務(wù)，成為了一個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)模式。

2015年賽隆公司推出國家第一臺(tái)開源的SEBM商業(yè)化裝備，因?yàn)槭情_源的可以調(diào)整很多工藝，適應(yīng)我們開發(fā)不同材料的要求。目前賽隆已經(jīng)賣出了三臺(tái)粉末床電子束裝備，而且通過用戶驗(yàn)收，用戶使用情況也非常好。

除了粉末床電子束3D打印機(jī)之外，賽隆還研發(fā)了等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉設(shè)備，目前已經(jīng)交付了三臺(tái)旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉裝備。

我們國家的粉末床電子束方面和國外沒有代差，還是非常有機(jī)會(huì)的，但是國內(nèi)電子槍、電源這些備件有一定差距，所以后面我們還有很多工作需要去做，來滿足我們自己想做的零件的要求。

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