專(zhuān)訪清華大學(xué)林峰：電子束和激光選區(qū)復(fù)合金屬3D打印技術(shù)

2019年9月19-21日,，IAME中國(guó)（西安）國(guó)際3D打印博覽會(huì)暨高峰論壇在西安高新國(guó)際會(huì)議中心舉辦,。2019IAME旨在搭建增材制造（3D打�,。┛萍紕�(chuàng)新的開(kāi)放合作共享交流平臺(tái),，匯聚全球頂尖的增材制造（3D打�,。╊I(lǐng)域成果及人才,，促進(jìn)行業(yè)各環(huán)節(jié),、產(chǎn)業(yè)鏈的銜接融合。南極熊作為戰(zhàn)略合作媒體,，到西安現(xiàn)場(chǎng)全程報(bào)道,。

△南極熊專(zhuān)訪清華大學(xué)林峰教授

在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，南極熊專(zhuān)訪了清華大學(xué)林峰教授,。
△南極熊專(zhuān)訪清華大學(xué)林峰教授


林峰教授主要的研究領(lǐng)域?yàn)殡娮邮�選區(qū)熔化（EBSM）增材制造（3D打�,。┘夹g(shù)，該技術(shù)利用高能電子束在三維模型數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)下直接制造高度致密的金屬實(shí)體零件,。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于新金屬材料研發(fā),、高性能復(fù)雜零件制造、航空航天零部件和個(gè)性化醫(yī)學(xué)植入體制造等領(lǐng)域,。

電子束和激光選區(qū)復(fù)合（EBM+SLM）的金屬3D打印技術(shù)原理

南極熊：林教授您好,，我是南極熊3D打印網(wǎng)的記者，今天您介紹了一種電子束和激光選區(qū)復(fù)合的金屬3D打印技術(shù),，您能再給我們介紹一下這種復(fù)合工藝嗎,？

林峰教授：這種復(fù)合工藝，從形式上講,，就是在電子束旁邊加了一個(gè)激光的掃描振鏡,，來(lái)實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)區(qū)域既能用激光掃描，也可以使用電子束掃描,。其出發(fā)點(diǎn)是因?yàn)殡娮邮�和激光有很多互補(bǔ)的特點(diǎn)：電子束主要是功率密度高,、效率高、可以加熱粉末床,，但是它的光斑比較粗,，加工的表面質(zhì)量差一些；激光的好處就是精度高,，表面光潔度比較好,，不足的地方是能量相對(duì)弱，加熱效率低一點(diǎn),，所以它的粉末床溫度比較低,。所以它們有很好的互補(bǔ)特點(diǎn)，那就想辦法把他們集成在一起�,，F(xiàn)在看來(lái),，兩者結(jié)合起來(lái)以后,，確實(shí)能夠獲得一些更加寬泛的工藝選擇范圍。

EBM+SLM復(fù)合金屬3D打印的優(yōu)勢(shì)

南極熊：打印成型效率會(huì)有一定的提高嗎,？材料的選擇是否可以更加廣泛,？

林峰教授：如果是在同樣的精度條件下，它的成型效率應(yīng)該比純粹用單一能源要高很多,，因?yàn)殡娮邮�可以更快地去填充中間的掃描區(qū)域,，這是它的一個(gè)好處；另外從電子束的角度來(lái)講,，因?yàn)楸砻娲植诙炔皇呛芎�,，使用激光�?lái)成型表面，表面的光潔度會(huì)大大的提高,，就能夠在原來(lái)的基礎(chǔ)上都能有所改善,。

另外應(yīng)用材料相對(duì)來(lái)說(shuō)就會(huì)擴(kuò)大很多。因?yàn)橛行┎牧嫌眉す獬尚褪强梢缘�,，但是有些材料像脆性材料,、反光性比較強(qiáng)的材料，或者是容易產(chǎn)生凝固裂紋的這些材料,，激光很難成型,；電子束有的時(shí)候也有一定的難度，相對(duì)來(lái)說(shuō)脆性材料電子束是比較好成型的,，但是可能需要更小的光斑,，或者是要更好的表面質(zhì)量，這樣激光就能夠滿足,。比如說(shuō)現(xiàn)在我們做的高強(qiáng)鋁合金,、鎢、鈦鋁等這些的材料,，激光是很難成型這些材料,，但是電子束可以做出來(lái)，但是它本身質(zhì)量不如激光好,，所以又可以用激光來(lái)彌補(bǔ)這個(gè)缺陷,。

技術(shù)的領(lǐng)先性和產(chǎn)業(yè)化前景

南極熊：這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)際上有類(lèi)似的研究嗎？該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用有一個(gè)什么樣的預(yù)期,？

林峰教授：我覺(jué)得國(guó)際上現(xiàn)在還沒(méi)有,。有的公司有相應(yīng)的這種專(zhuān)利，但是他們并沒(méi)有去開(kāi)發(fā),，而且結(jié)構(gòu)上不是特別合理，所以我們是改進(jìn)了,。從自己的角度提出思路,，然后實(shí)現(xiàn),，跟他們還是不一樣的。從工業(yè)上講的話,，應(yīng)該還是有前景的,，尤其是對(duì)一些激光或電子束不是非常好成型的材料，像高強(qiáng)鋁,、鎢等一些材料,，就是需要比較好抑制裂紋，同時(shí)比較好的表面質(zhì)量,，純粹的單種工藝都不能實(shí)現(xiàn),。這種需求還是非常多，在航空航天,、能源動(dòng)力,、核電都有這樣的需求，如果用這種新的技術(shù)能夠突破這些材料的高精度,、高性能的成型,，這個(gè)技術(shù)在工業(yè)方面的前景應(yīng)該是非常好的。


南極熊：您對(duì)國(guó)內(nèi)電子束技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化情況有什么觀察,，可以分享一下嗎,？

林峰教授：國(guó)內(nèi)電子束技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)在發(fā)展的比較穩(wěn)健，也實(shí)現(xiàn)了銷(xiāo)售,，還有設(shè)備出口到國(guó)外去,，并逐步推出專(zhuān)用的工業(yè)化應(yīng)用產(chǎn)品。之前的產(chǎn)品主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)室,、研究使用,，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，提高設(shè)備的穩(wěn)定性可靠性,，面向醫(yī)療植入體,、航空航天的專(zhuān)用設(shè)備將陸續(xù)推出。另外在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持下,，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)出了世界上最大的電子束選區(qū)熔化設(shè)備,，不久會(huì)有四槍陣列大型設(shè)備推出。應(yīng)該說(shuō)中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展還是很有潛力的,。

對(duì)IAME大會(huì)的感受

南極熊：您參加了本次大會(huì),，有一些特別的感受嗎？

林峰教授：我看今天會(huì)場(chǎng)內(nèi)容還是很豐富的,�,？梢钥吹胶芏嘧鲈O(shè)備、服務(wù)、材料的企業(yè),，做的東西也比以前好了很多,，質(zhì)量提高了很多。這說(shuō)明我們國(guó)內(nèi)增材制造這幾年得到了持續(xù)的發(fā)展,；另外我感覺(jué)在這里大家可以很好地交流,，相互切磋，相互溝通,。IAME中國(guó)（西安）國(guó)際3D打印博覽會(huì)暨高峰論壇是很好的一個(gè)平臺(tái),。