南極熊匯總：中國金屬3D打印技術的突破與發(fā)展，續(xù)寫先進制造新篇章

導讀：隨著工業(yè)4.0的浪潮席卷全球,，3D打印技術以其獨特的制造優(yōu)勢,，成為制造業(yè)革新的重要推手。中國在這一領域的發(fā)展尤為迅猛,，近年來在金屬3D打印技術上取得了一系列令人矚目的突破,。例如，今年亞洲2024 TCT展會上亮相的西空智造鍛打印技術,、鐳明激光的飛行打印技術,、易加三維的EP-M2050 64激光多激光打印技術……諸如此類的創(chuàng)新金屬3D打印技術引起展會的一時盛況。每一項技術的進步都在不斷拓寬金屬3D打印的應用邊界,，越來越多的企業(yè)也開始在這一領域展現出了強大的創(chuàng)新能力和市場潛力,。

對比國外同一梯隊，我國近年來發(fā)展起來的金屬3D打印技術不僅在精度,、效率和材料應用上實現了質的飛躍,，而且在關鍵技術自主可控方面取得了顯著成就。在本文中,，南極熊將匯總介紹我國在這一領域的幾項關鍵技術進展,，探討它們各自的原理、亮點及其在行業(yè)中的不同之處,，探索這些技術如何引領制造業(yè)的未來趨勢,。

西空智造“鍛打印“技術

西空智造的“鍛打印技術”是一項突破性的金屬3D打印技術，技術依托于選區(qū)激光熔融（SLM）方法,，并引入了同步的常規(guī)SLM激光和脈沖強化激光,，使得打印過程中產生的內應力得到有效控制。這種雙激光協(xié)同工作機制大幅提升了材料的質量和性能,，解決了傳統(tǒng)增材制造中疲勞強度低,、質量一致性差、以及易變形開裂等痛點問題,。顯著提升了打印件的整體性能,。

西空智造的“鍛打印技術的核心在于特殊的脈沖激光強化方法，能夠利用激光沖擊產生的高壓波對熔融金屬層進行鍛打,，使得材料在冷卻固化的同時進一步細化晶粒結構,，從而顯著提升力學性能。例如,，與傳統(tǒng)SLM打印的7075鋁合金相比,，使用鍛打印的產品顯微硬度可提升20%到40%，晶粒細化超30%,，而且內部殘余拉應力轉換為壓應力,。這種應力轉換進一步提高了部件的抗疲勞性能，并減小了變形幾率�,；�于最新研發(fā)的i3D-300型鍛打印金屬3D打印設備,，公司已經實現了多種難熔金屬材料的穩(wěn)定打印成形，如7075鋁合金和鎳基高溫合金,，無需改變粉末成分或添加形核劑即可獲得高性能材料,。此外，設備中的DD1激光模塊還支持高精度的輪廓加工,，允許更少的支撐結構,，滿足復雜薄壁零件的凈成型需求。

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鐳明激光的飛行打印技術

鐳明激光推出的“飛行金屬3D打印技術”在今年的2024 TCT展會上引起了廣泛關注,，一度成為“爆款”。該技術的核心在于激光模組的移動性,，能夠在打印過程中實現激光器在X軸方向的移動,，從而擴大打印尺寸并提高打印效率,。LiM-X1500HF系列設備具備1.5米×1.5米×1.5米的打印幅面,，專門針對航空航天中大型零件的打印需求。該設備集成飛行打印技術的亮點在于其采用了多達20個激光器的配置,，結合鋪粉,、送粉兩種技術優(yōu)勢，既保證了成型幅面,，又能使打印的零件更加精細,，節(jié)省后續(xù)加工時間。在小尺寸設備方面,，鐳明激光推出的LiM-X400機型能夠實現高達每小時3公斤的打印成型效率,，可應用于模具和民品領域。此外,，飛行打印技術還展示了在復雜零件制造方面的獨特優(yōu)勢,，能夠滿足航空航天和軍工領域的高要求。

鐳明激光的飛行打印技術不僅在技術層面上實現了突破,，還在市場應用上獲得了高度認可,。設備的靈活性和高效性使其在多個領域展現出巨大的應用潛力，尤其是在需要大幅面打印的場景中,，為制造業(yè)帶來了新的可能性,。

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易加三維配備64激光的EP-M2050打印裝備

易加三維在2024年TCT展會上發(fā)布的EP-M2050金屬增材制造系統(tǒng),，標志著SLM技術在大尺寸零部件打印領域的又一重大突破,。該設備的成型室尺寸達到2058mm×2058mm×1100mm（Z向可定制達2000mm），極大拓展了SLM增材制造技術的成形尺寸和應用范圍。

EP-M2050采用矩陣式激光器排列技術,，標配36個激光器,，最大打印成型效率可達1080cm³/h，較之前的型號提升約100%,。這一技術的亮點在于其高效的激光輸出和優(yōu)秀的光學調校,，使得打印件的致密度和均勻性得到了有效保障。在2024 TCT亞洲展的現場,，易加三維展出了由這臺EP-M2050打印的2米級的金屬件,。此外，EP-M2050還具備智能監(jiān)控功能,，能夠實時檢測鋪粉缺陷,，提高打印的可靠性和可追溯性。在安全性方面,，EP-M2050實現了全封閉式操作,，具備多重保護機制，確保設備在運行過程中的安全性和穩(wěn)定性,。這些創(chuàng)新不僅提升了生產效率,，拓寬了SLM技術在大尺寸零部件的服務領域，還為工業(yè)化智能生產制造創(chuàng)造了更多可能性,。

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鉑力特50μm級高精密金屬3D打印技術

鉑力特（BLT）推出的高精度金屬激光粉末床熔合（LPBF）技術，標志著在微型部件生產方面取得了重大突破,。這項技術通過改進激光熔合工藝和優(yōu)化材料沉積,，顯著提升了表面粗糙度和尺寸精度，生產出表面粗糙度低至Ra 2-3μm且尺寸精度達到0.05mm的零件,。這一精度水平為制造需要高度細節(jié)和光滑表面的部件開辟了新的可能性,，如醫(yī)療設備、航空航天和先進工程的部件,。例如,，在醫(yī)療行業(yè)，鉑力特成功生產出具有復雜內部通道的小型醫(yī)療部件,，滿足了嚴格的質量標準,。此外，鉑力特公司也是我國較早一批實現無支撐金屬3D打印技術的突破的公司：30°以下懸垂結構無需支撐,，鉑力特攻破無支撐SLM金屬3D打印技術-南極熊3D打印網 - 平臺 (nanjixiong.com),。結合無支撐技術和高精密LPBF技術，鉑力特生產出厚度僅為0.1毫米的不銹鋼螺紋部件這一具有挑戰(zhàn)性的應用,，且最終部件的表面粗糙度達到Ra≤1.6μm,。

鉑力特的另一項創(chuàng)新亮點是開發(fā)的F-RD拓撲結構模型，這一精妙的設計展示了新型高精密LPBF技術的潛力。這一設計基于算法數字設計方法,，能夠創(chuàng)建具有復雜曲率變化的周期性極小曲面,。與傳統(tǒng)方法相比，該技術實現了改進的表面紋理質量,，證明了在突破增材制造極限特征尺寸方面的潛力,。鉑力特在高精度金屬激光粉末床熔合（LPBF）技術的技術突破，不僅提升了制造微型部件的能力,，還解決了傳統(tǒng)金屬LPBF法在表面光潔度和精度方面的挑戰(zhàn),，這對于依賴復雜精密部件生產的各個行業(yè)來說，是一項革命性的進步,。

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清研智束雙槍/四電子槍同幅電子束金屬3D打印技術

2022年11月,，清研智束發(fā)布了首臺采用了EBSM®雙槍同幅電子束金屬3D打印技術的Qbeam G350設備，擴大了高溫材料的打印幅面,、提升了打印效率,。該技術實現了同步預熱和掃描，精確控制粉床溫度,，打印出更加復雜的結構和材料,，滿足航空、航天等領域的需求,。Qbeam G350的創(chuàng)新之處在于其自主研發(fā)的雙槍同幅技術,，可同步進行預熱,、填充和輪廓掃描,，成形效率提高一倍以上。該設備適用于形狀復雜,、裂紋敏感性材料零部件的加工制造,，如大尺寸薄壁零部件及金屬間化合物、難焊高溫合金等材料,。

Qbeam S600是清研智束在2024年4月取得的又一突破性成果,。憑借其革命性的多電子槍拼接控制技術，成功整合多個6kW功率的高能電子槍,，實現了600×600×700mm的打印尺寸,，鈦合金極限沉積效率提高至每小時400立方厘米以上。這一創(chuàng)新顯著提升了生產效率與成本效益,，更大大地縮短了新材料的研發(fā)周期,，同時確保了成品的優(yōu)越性能和廣泛適用性。Qbeam S600的發(fā)布,，解決了長期以來困擾制造業(yè)的大尺寸鈦合金部件生產難題,。相比激光設備，這款電子束設備具有顯著的批產經濟性，以某醫(yī)療應用典型零件為例,，其單件成本降低了47%,，設備產出提高至200%。

△2×2陣列式電子束金屬增材制造設備Qbeam S600

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漢邦激光聯(lián)手廣東工業(yè)大學開發(fā)全激光增減材復合金屬3D打印技術

在2024年5月,，漢邦激光與廣東工業(yè)大學合作成功研制出了集成原位激光成形、拋光,、減材,、強化、熱處理和在線監(jiān)測與閉環(huán)制造參數調控等功能的全激光增減材復合制造裝備,。這種技術實現了連續(xù)激光增材與超快激光減材在極小時間尺度上的功能融合,，為復雜高性能構件一體化精密制造提供了新技術與新裝備。全激光增減材復合金屬3D打印技術解決了增材制造零件表面粗糙度高的問題,，突破了精密微小內結構無法制造的難題,，實現了含復雜微細內結構的零件直接成形，延長了設備壽命,、無損耗,、綠色工藝。

△LACM全激光增減材復合制造金屬3D打印工程樣機

漢邦激光的全激光增減材復合金屬3D打印技術實現了多激光（連續(xù)激光+超快激光）復合,，光斑尺寸（20-100μm）與能量分布可調,；近微納米級精密減材技術，實現微納米尺度切割,；增材鋪粉厚度30-60μm,，激光減材精度達到1μm，滿足精細結構加工需求,。此外,，金屬構件無需承受外載荷力，增減材過程中激光強化與終端面激光拋光,，實現了系列自主知識產權的多激光運動硬件集成與控制軟件代碼編寫,。該技術的突破解決了增材制造零件表面粗糙度高的問題，突破了精密微小內結構無法制造的難題,，實現了含復雜微細內結構的零件直接成形,。這種技術延長了設備壽命、無損耗,、綠色工藝,，有望對金屬3D打印產業(yè)，甚至金屬加工領域造成變革性的影響,。

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南京英尼格瑪CML Hybrid多激光同軸復合3D打印技術

南京英尼格瑪工業(yè)自動化技術有限公司在深圳2024 Formnext展會上推出了一款集自動化與智能化于一體的移動機器人增材系統(tǒng),，打破了傳統(tǒng)3D打印設備的固定性限制，大幅提升了大件工件的生產效率,。該系統(tǒng)采用AGV移動小車作為底盤,，能夠將設備移動至需要操作的工件前，進行智能焊接和增材制造,，實現了大件工件的“現場”制造,。與之適配的是公司的專有CML Hybrid多激光同軸復合3D打印技術，集成了定向能量沉積（DED）的所有工藝,，通過全部可獨立調控的6激光模組復合電弧熱源,、6路粉末和絲材同送以及雙路保護氣，實現包括多波長激光復合,、激光電弧復合,、絲粉復合以及保護氣復合的四重復合技術。這使得設備能夠滿足變組分梯度材料,、原位合金化增材,、高通量材料制備、微觀組織調控等DED技術前沿研究方向,，同時可滿足提升增材材料兼容性,、增材效率、構件精度,、性能及復雜程度等DED技術工程化應用需求,。

英尼格瑪的產品不僅在硬件上表現出色，還通過軟件和數字化手段提升了整體生產效率,。公司的智能增材軟件可以通過模型導入,、路徑規(guī)劃、模擬等步驟,，自動完成增材制造的全流程操作,。這一過程無需人工干預,，大大降低了操作難度,，提高了生產效率。此外,，公司還開發(fā)了一套過程質量監(jiān)控系統(tǒng),，能夠實時監(jiān)控設備內部的打印狀態(tài)、溫濕度,、熔池的形貌等參數,，提升了產品質量、優(yōu)化了生產流程,。

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希禾增材綠激光金屬3D打印技術

深圳希禾增材公司致力于開發(fā)綠激光金屬3D打印技術，特別是在打印銅基材料,、難熔金屬材料,、貴金屬材料等細分市場領域提供了優(yōu)秀的解決方案。在2024年3月,，希禾增材推出最新的XH-M350G綠激光金屬3D打印機,，凈成型尺寸達到350×350×500mm，可選配單/雙綠激光,，滿足市場上對紫銅,、銅鉻鋯、銅鉻鈮,、錫青銅,、銅鋁合金、銅鎳合金,、鎢,、鉭、黃金,、鉑金等材料的打印需求,。

XH-M350G的技術特點包括自研單模連續(xù)綠光光纖激光器，可選配多種功率（500W/750W/1000W）單激光/雙激光,，提高打印效率,。設備采用上送粉方式，支持單,、雙向鋪粉,，可選配半/全自動吸篩送粉系統(tǒng)。光路系統(tǒng)深度定制,，光斑大小可控制在40-60um,，覆蓋材料范圍更廣，除常規(guī)材料外,，覆蓋銅,、貴金屬、難熔金屬等更多材料體系,。設備軟件支持高度開源,，配備永久濾芯，確保濾芯長期使用,，氣氛循環(huán)系統(tǒng)創(chuàng)新設計,，大幅降低洗氣、打印過程中氣體消耗,，降低使用成本,。模塊化設計使得設備日常維護管理便捷,，搬運、運輸,、安裝簡便,。

希禾增材的綠激光金屬3D打印技術正在成為細分市場領域的最佳解決方案，公司希望促進金屬增材行業(yè)進一步全面,、快速,、健康發(fā)展。隨著技術的逐步普及應用,，希禾增材將繼續(xù)推出多尺寸,、多激光的產品，以匹配更多應用場景的市場需求,。

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其他金屬3D打印技術的突破

無支撐金屬3D打印技術是我國近年來取得顯著突破的一大技術領域,，并逐漸打破了國際技術壟斷局面,。從2023年起，易加三維,、鉑力特,、華曙高科等眾多國內廠商紛紛發(fā)布了自己的無支撐/少支撐打印技術，這些技術在成形質量,、打印幅面和打印效率上均展現出明顯優(yōu)勢,。德國Velo3D、EOS等公司曾以其無支撐技術領先市場,，但中國廠商的崛起,，憑借技術創(chuàng)新和高性價比，開始在國際市場上嶄露頭角,。

中國的無支撐金屬3D打印技術不僅在工藝軟件上取得進展,，更有廠商已經推出了成熟的設備，并在實際生產中得到應用,。這些技術的發(fā)展,，不僅減少了對支撐結構的依賴，降低了材料使用和后處理要求,，還極大推動了金屬3D打印在火箭發(fā)動機制造等高端應用領域的進步,。中國的金屬3D打印技術正以強勁的增長勢頭，在全球范圍內刮起一股中國風：技術被攻破,，無支撐金屬3D打印將刮起中國風-南極熊3D打印網 - 平臺 (nanjixiong.com)

結語

西空制造、鉑力特,、清研智束,、漢邦激光以及希禾增材等企業(yè)的技術創(chuàng)新,，不僅推動了國內金屬3D打印技術的進步，加快了中國制造業(yè)的轉型升級,，也為全球金屬加工領域帶來了新的可能性,。這些技術的發(fā)展，不僅提升了生產效率和制造精度,，還拓展了材料的應用范圍,，實現了復雜結構部件的高效制造。

展望未來,，隨著技術的進一步成熟和應用的不斷拓展,，金屬3D打印技術將繼續(xù)在中國，甚至全球舞臺上發(fā)揮重要作用,，為制造業(yè)的智能化,、自動化、綠色化貢獻中國智慧,。我們有理由相信,，通過持續(xù)的技術創(chuàng)新與市場探索，金屬3D打印將為各行各業(yè)帶來更多顛覆性的變革,，開啟工業(yè)制造的新篇章,。