大族激光劉旭飛：SLM增材制造技術的應用

2020年8月20日-21日,，中國增材制造產業(yè)發(fā)展蕪湖（繁昌）高峰論壇暨2020年中國增材制造產業(yè)年會在安徽蕪湖市舉行，此次年會由工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心,、安徽省經濟和信息化廳、蕪湖市人民政府指導，中國增材制造產業(yè)聯盟主辦,，繁昌縣人民政府協(xié)辦，南極熊作為支持媒體對本次會議進行了直播,。

在“中國增材制造產業(yè)發(fā)展蕪湖（繁昌）高峰論壇”上,，大族激光3D激光加工產品中心副總經理劉旭飛發(fā)表主題演講，題目是《SLM增材制造技術的應用》,，以下是本場演講的現場速記,，經大會組委會授權發(fā)布。

△視頻：劉旭飛《SLM增材制造技術的應用與發(fā)展》

劉旭飛：各位領導,、各位專家,，下午好。下面我對大族激光在SLM增材制造技術的應用做一個簡單的介紹,。

大族激光智能裝備集團主要從事中高功率的激光切割,、焊接、3D打印,、激光清洗,、自動化生產線,，以及激光器、數控系統(tǒng),、功能部件等激光智能裝備以及核心器件的研發(fā),、制造、銷售與服務,。

大族激光智能裝備集團是大族激光科技產業(yè)集團下面的一個子集團,，一共有19個子公司以及產品線，2019年智能裝備集團的產值是20個億,，在整個大族激光產業(yè)集團里占了五分之一,。大族激光智能裝備集團在深圳寶安，下屬有大族智控,、大族智軟,、大族超能、大族塞特維,、大族漢獅等11個子公司,，還有平面切割、三維切割,、切管,、3D打印、激光焊接,、激光清洗等一些產品線,。

我們3D打印產品線主要針對于3D打印設備的研發(fā)，包括M100,、M260,、M400、M600的設備,。像M100的設備,，一般針對齒科這個行業(yè)，M160主要針對義齒支架,，可選配單雙振鏡,，M260針對模具、航空航天,、科研等行業(yè),，也可選配單雙振鏡。
M400的設備是400*400*400,，可選單雙四振鏡,。還有我們目前最大的一款設備正在研發(fā)設備，是M600的設備，因為目前確實越來越多要求大尺寸,、高效率,，所以在實現設備高效率加工方面，我們也想了很多的辦法,，如采用8振鏡的方式,。
大族激光智能裝備集團從激光器、機床,、自動化生產線,、功能部件、數控系統(tǒng)等都是我們的核心技術,，而且還建立了國內比較領先的激光智造聯合實驗室,，以及激光技術應用研究中心，包含激光切割工藝,、焊接工藝,，激光熔覆、清洗,、3D打印工藝的研究等等,。我們目前是國家首批的智能制造試點示范單位，國家激光行業(yè)國家標準制訂單位,，也得到了一些國家榮譽，去年榮獲了國家科學進步二等獎,。

接下來我講一下3D打印設備國產化這一塊我們所做的工作,，目前我們SLM設備主要的一些部件比如說激光器、振鏡,、軟件這些是主要的組成部分,，這些我們都是自主研發(fā)，比如說激光器可以生產從300瓦到15000瓦,，目前激光器一年可出貨2000臺左右,，而且300瓦和500瓦的激光器也應用于我們的3D打印設備上。

我們大族有個子公司叫大族思特,，專門是開發(fā)掃描振鏡,，我們的打標機做了20幾年，打標機所用的振鏡都是我們自主研發(fā)的,，所以掃描振鏡我們積累了20年的開發(fā)經驗,，起碼在國內我們的技術是領先的，在3D打印行業(yè)也有很多應用,。還有我們的軟件,，也是自主開發(fā)的，包括人機控制界面、路徑規(guī)劃軟件等,。

我們還有一些子公司做電機,、冷水機等其他輔助的設備開發(fā)，剛才說了在我們3D打印設備采用了自己的300瓦和500瓦激光器,，一般是用單模15微米,，光束質量在1.1之內，我們的激光器完全是對標于國外,，特別是激光器功率穩(wěn)定性可控制在±1%,，在國際上都是領先的。

掃描振鏡上的電機,、編碼器也是我們自主開發(fā),，通過我們對3D打印光束系統(tǒng)的設計，以及動態(tài)調焦的設計,，最后對振鏡的集成,，目前我們在3D打印行業(yè)里面國內出貨一千套以上，雖然說和國外的有點差距,，但我們一直往這個方向努力,，因為確實像激光器、振鏡完全是卡脖子的部件,，我們做3D打印設備不能說所有的東西從國外購買,，萬一以后不賣我們了，就完全被卡死了,，所以我們一直在做這些功能部件完全國產化,。

還有我們大族激光對于SLM一些關鍵技術方面所做的工作。大家都知道3D打印氣流的穩(wěn)定性是非常關鍵的,，吹氣結構做的不好,，打印飛濺就會落在零件上面，那零件致密度就不行,，會影響零件質量,、壽命。我們對氣流都要進行均勻性計算,，合理分配每個間隔的具體流量,，并采用CFB流場仿真優(yōu)化設計得到我們最優(yōu)的效果，從而來保證我們3D打印過程中氣流穩(wěn)定性,，來提高打印質量,，我們也有一個CAE分析團隊，專門對光,、機,、電,、熱進行CAE優(yōu)化分析。

還有常規(guī)的一些材料工藝開發(fā),，包括鐵基,、鎳基合金、鈦合金,、高溫合金,、鋁合金、銅合金等常規(guī)材料的工藝摸索,，對這些材料的拉伸強度,、屈服強度、延伸率等性能也積累了很多工藝技術,。

我們目前常用的3D打印光斑一般是在50微米,、75微米左右，所以我們也對極細光斑的技術做了一些研發(fā),，比如20微米左右的光斑,，對于極細光斑的工藝成型，我們發(fā)現3D打印飛濺更少,，零件的致密度更高,，而且能夠打印更精細的結構，提高我們最終零件的致密度,。比如說我們打印了0.08mm厚度的薄壁結構,。我們還對平頂光3D打印做了一些探索，我們現在用的激光器高斯光,，我們通過光路整形技術把高斯光變成平頂光,，研究平頂光與高斯光之間不同的光學分布對我們3D打印零件性能的影響。

我們對于3D打印檢測也做了前期的研究,，比如打印前、打印中打印后,，打印前我們采用CCD做鋪粉檢測,，識別粉床上的鋪粉效果，通過機器代替人眼進行鋪粉質量的檢測,，鋪粉質量不行的話我們可以快速的識別,，來調整我們的3D打印工藝，提高打印質量,。

我們還對3D打印的孔隙,、裂紋、球化現象,，做了初步的研究,，利用我們深度學習的算法,，識別打印過程中的缺陷，怎么樣提高我們的3D打印質量,。還有對熔池監(jiān)控,，比如打印過程中熔池產生的等離子體，他的強度和熔池數據,，根據熔池數據可以發(fā)現打印的異常變化,，來改善我們的3D打印質量。

這些就是我們大族激光對SLM增材制造技術所做的一些工作,，謝謝大家,。