【3D打印高端演講】顏永年：計(jì)算機(jī)集成激光三維打印增材制造

【導(dǎo)讀】在6月下旬,，世界3d打印大會(huì)在青島舉行,。南極熊3D打印網(wǎng)也到了現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量的報(bào)道,，詳情請(qǐng)看南極熊報(bào)道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html ,。南極熊作為一個(gè)3d打印的專業(yè)媒體平臺(tái),，一直致力于推動(dòng)中國(guó)3D打印行業(yè)的發(fā)展,。希望下面的一些內(nèi)容對(duì)大家有所啟發(fā),。

顏永年：各位領(lǐng)導(dǎo)，尊敬的各位專家學(xué)者,，今天很榮幸讓我來(lái)做這個(gè)匯報(bào),。今天我碰到了很多20年前搞3D打印的老朋友，之所以中國(guó)能夠搞起來(lái),，就在于這些先行者,、開(kāi)拓者，大家憑著一股追求科學(xué),、追求真理的勁頭開(kāi)創(chuàng)了我們中國(guó)3D的先例,。經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)到了一個(gè)比較成熟的階段,。但是我們?cè)趹?yīng)用的水平,，我們做出關(guān)鍵的高端的結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用水平，我覺(jué)得跟美國(guó)跟西方還有距離,，但是這個(gè)距離不是很長(zhǎng)了,，很快就要趕上去共同的發(fā)展。我們很愿意跟國(guó)內(nèi)外知名廠商,、學(xué)者專家能夠合作,。

我的題目是計(jì)算機(jī)集成激光三維打印增才制造。我是顏永年,，我們還有中華清學(xué)老科技協(xié)會(huì)的代表,，來(lái)了五位同志來(lái)參加我們的會(huì)議。

我要報(bào)告的題目有六個(gè)方面，第一個(gè)什么是我們所謂的平臺(tái),，L-SS平臺(tái)什么意思,，就是它的定義。我們知道激光加工有Laser Work的先例,，很多的加工設(shè)備焊接切割,，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)下工作，這是德國(guó)斯圖加特的,。我們也看到這個(gè)有六臺(tái)激光器,，還有更多的激光加工設(shè)備，我們能不能把這個(gè)概念移植到3D正在成型的方面上來(lái),，這就是我的初衷,。我們?yōu)槭裁匆x這三種工藝？為什么叫L-SS,？L就是（激光金屬熔覆沉積,、選擇性金屬激光榮華、選擇性激光非金屬燒結(jié)）,。這三種工藝涵蓋了基礎(chǔ)3D打印或者工業(yè)級(jí)3D打印最核心的內(nèi)容,，我們想給它一個(gè)定義，也就是它的優(yōu)點(diǎn),。將擁有LCD-SLM-SLS多種工藝的多臺(tái)3D打印設(shè)備的信息資源和異構(gòu)的數(shù)據(jù),，包括CAD模型、分層與路徑規(guī)劃,、工業(yè)參數(shù)和激光使用系統(tǒng)的相關(guān)信息和數(shù)據(jù),，采用CIMS的技術(shù)原理和系統(tǒng)集成方法，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)管控下的優(yōu)化配置,，以大大提高信息共享度,、資源利用率和揭曉節(jié)能，因?yàn)榧す饫寐蔬€不是很高的,，我們要節(jié)能,。通過(guò)激光金屬增材制造平臺(tái)，這是它的定義,。這里面有很多LCD,、SLM的認(rèn)識(shí),，這些不需要我們完全的開(kāi)發(fā),，而是在全世界范圍內(nèi)優(yōu)選中國(guó)和世界的一流品牌，我們主要做修復(fù)和制造兼顧,，特別是修復(fù)方面,。

下面我把這兩個(gè)工藝簡(jiǎn)單說(shuō)一說(shuō)，因?yàn)橹挥?5分鐘。LCD在美國(guó)并不叫LCD,，有好多名字,。最早是Keicher，它在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了LENS,，后來(lái)它到了Optomec屋 Design公司,，進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。我們國(guó)家2013年特種加工委員會(huì),，它的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)把這個(gè)LENS技術(shù)定為L(zhǎng)CD-Laser Claddding Deposition,，希望國(guó)際上了解我們LCD什么意思。

LCD有很多優(yōu)點(diǎn),，無(wú)偏析,，我們做出來(lái)的件精度夠不夠，內(nèi)部有沒(méi)有缺陷,，但是成分是均勻的,，這個(gè)搞3D打印的一定要明確。很多人只注意柔性不注意偏析�,，F(xiàn)在我們高合金的結(jié)構(gòu)件就是偏析問(wèn)題不過(guò)關(guān),。3D打印恰恰在這方面能起非常關(guān)鍵的作用，我們要重視它,。LCD可以自由沉積在任意形狀結(jié)構(gòu)表面,，它做的結(jié)構(gòu)件沒(méi)有什么限制。很容易跟機(jī)器人不同形式的配合形成新的設(shè)備,。還有其他很多優(yōu)點(diǎn),，我都來(lái)不及說(shuō)。

LCD的技術(shù)指標(biāo),，目前我們希望采購(gòu)的,，或者我們自己也能達(dá)到的，它比較高的沉積速率,，這個(gè)可能不見(jiàn)得很高,。光束直徑不一定很小，可以到6毫米,，層后是0.1到0.6毫米,。

LCD除了材料對(duì)激光有很低的反射率，高的反射率就不能用,。其他都能用,，應(yīng)該很寬泛。這是它的原理圖,。這個(gè)就是同軸送粉和偏軸龍粉,，我們比較偏愛(ài)的是同軸送粉,。因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，只放這么一個(gè)錄像,，請(qǐng)放一下,。

（VCR播放）這個(gè)錄像可以看出來(lái)，激光下來(lái),，粉末材料束流,，它很形象地。但是它不是堆焊,，它的工業(yè)密度非常高,，堆焊是達(dá)不到的。這個(gè)是噴粉聚焦的情況,，這也是錄像,，我們來(lái)不及看，不看了,。噴頭是一個(gè)核心,，我們自己也做噴頭，我們也引進(jìn)噴頭,。這是我們公司引進(jìn)德國(guó)通快公司的,，從我們感覺(jué)到它很皮實(shí)。這也是通快公司的噴頭,。這是一個(gè)平面掃描,，我們沒(méi)有時(shí)間看了。這是全面掃描,，這個(gè)看一下吧,。當(dāng)然我們現(xiàn)在做的平臺(tái)底下也是有二維旋轉(zhuǎn)的能力，加上上面三維的運(yùn)動(dòng),，所以這個(gè)葉片包括我們像水輪機(jī)葉片能不能用它來(lái)修復(fù),？

這是我們平臺(tái)里面常用的，通快公司的,。二極管這種碟片式的我們認(rèn)為比較適合,，功率比較高。這是我們光纖的情況,。

這個(gè)是燒結(jié)的情況,，原理圖。我想根據(jù)我們使用的體會(huì),，就是說(shuō)它非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)自然而然用粉末來(lái)支撐,，這一點(diǎn)大家應(yīng)該不是特別體會(huì)。實(shí)際上這點(diǎn)保證了它做空心的,、鏤空的,、鑲嵌的復(fù)雜結(jié)構(gòu)沒(méi)有限制。

這個(gè)是它一個(gè)核心的件,，PFO,，這個(gè)是它的功率、效能,，還有保護(hù),。我們現(xiàn)在用的是通快，我們也可以換其他的公司來(lái)比較,。這是國(guó)家同等級(jí)美國(guó)GSI的,，我們都?xì)g迎來(lái)用它。

這是我們?cè)谧龅臋C(jī)器的工作原理圖,。這個(gè)是它的加熱,，非常重要。

技術(shù)參數(shù)可以看出來(lái)它的功率一般要達(dá)到4000瓦以內(nèi),。SLS大概30瓦到60瓦,，我們?cè)敢飧鷩?guó)內(nèi)的公司合作，把他們的技術(shù)集成到我們的平臺(tái)上來(lái),。還有其他的很多參數(shù),，15分鐘來(lái)不及講那么多。說(shuō)明它是一個(gè)技術(shù)比較密集的一個(gè)設(shè)備,，它的優(yōu)點(diǎn)就是復(fù)雜性,。我自己感覺(jué)，所有的工藝?yán)锩婢褪荢LM/S能夠做最復(fù)雜的東西,。

這是我們給四川常虹集團(tuán)做的插件,，就是拿SLM/S燒結(jié)的。

下面進(jìn)入我們的主題,，我想著重介紹4000瓦II平臺(tái),，這個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。我們一共做過(guò)昆山的第一個(gè)平臺(tái)4000瓦的,，在綿陽(yáng)是1萬(wàn)瓦,。另外現(xiàn)在還有幾個(gè)公司在談判，做的是第三,、第四個(gè)平臺(tái),。這個(gè)平臺(tái)里面有5個(gè)3D單元，有一個(gè)激光單元,，還有一個(gè)CIMS控制單元,，七個(gè)小房間拼成一個(gè)大結(jié)構(gòu)。

我們目前主推的是II型,，4000萬(wàn)L-SSII型平臺(tái),。一個(gè)激光器可以分功率同時(shí)滿足這三個(gè)的使用,。一個(gè)就是直接成型，一個(gè)盤(pán)類修復(fù),，一個(gè)軸類修復(fù),。如果我們能把它裝到車(chē)上開(kāi)到現(xiàn)場(chǎng)把軸類進(jìn)行修復(fù)，這是盤(pán)類的修復(fù),，這是機(jī)器人噴頭,。通過(guò)光導(dǎo)纖維傳到各個(gè)單元。這是LCD我們希望做到三四米這么高的,，這個(gè)是我們主推的平臺(tái),。這個(gè)是400瓦的軸類、盤(pán)類,。紅的就是光纖,，不同的角度我們都可以看出來(lái)。它實(shí)際上是無(wú)人化工廠的一個(gè)雛形,，我們希望把它裝到車(chē)上,、船上，它可以移動(dòng)到工地上去修復(fù),。從不同角度可以看出來(lái),，它里面有大量的機(jī)器人，實(shí)際上有三個(gè)機(jī)器人,，這是CIMS,。我們國(guó)家CIMS的發(fā)展，獲得了世界大學(xué)領(lǐng)先獎(jiǎng),，我們應(yīng)該把這個(gè)技術(shù)發(fā)揚(yáng)光大,，結(jié)合起來(lái)。我們提出一種想法,，核電主管我們做了很長(zhǎng)時(shí)間的分析,，實(shí)際上像這種結(jié)構(gòu)如果去擠壓很難擠，但是我們用LCD它沒(méi)有偏析,，初步成型,。我們?cè)偃D壓一下，這種一個(gè)件1500萬(wàn),，做一套模具也不是很貴,，但是我們現(xiàn)在的模具應(yīng)該是比較通用的模具。

這是我們現(xiàn)在的SLS,，這是大型的軸類件,，兩米乘四米，這是軸類修復(fù)單元,。這是在我們昆山的實(shí)驗(yàn)室里面機(jī)器人盤(pán)類修復(fù)單元,，下部分做完了以后更高,，這是盤(pán)類和軸類合并在一起的單元，這是我們CIMS控制中心,，這是它的控圖,。這是第一個(gè)。

第二個(gè),，我們現(xiàn)在跟它差別就是我們用了一個(gè)多功能設(shè)備，這臺(tái)設(shè)備能焊接能切割,，是不是對(duì)用戶更方便一些,？其他都一樣，這個(gè)是多功能的設(shè)備,。這個(gè)是它布置起來(lái),，紅的就是它的光導(dǎo)纖維。這個(gè)平臺(tái)是在昆山,，我們10月份正式運(yùn)行了,，現(xiàn)在有一部分已經(jīng)運(yùn)行起來(lái)了，歡迎大家去參觀,，這是昆山的情況,。第二個(gè)就是我很榮幸被四川綿陽(yáng)做的1萬(wàn)瓦，

紅的是一期,，藍(lán)的是二期,，得到了綿陽(yáng)式政府的支持。如果一個(gè)地區(qū)搞這么一個(gè)平臺(tái),，對(duì)3D技術(shù)的應(yīng)用具有很好的推廣作用,，它在人才的培養(yǎng)、公司的成長(zhǎng),，很快突破一些難點(diǎn),。有了這個(gè)平臺(tái)它能積累經(jīng)驗(yàn)，能有一定的學(xué)習(xí)功能,。

這就是多功能,，這是1萬(wàn)瓦的激光器，這是軸類,，這是盤(pán)類,。

下面這個(gè)是繼承管理系統(tǒng)原理圖。它的功能很多,，就這些,。這是它的三級(jí)系統(tǒng)，這個(gè)是它的結(jié)構(gòu)圖功能,，控制系統(tǒng),、數(shù)據(jù)庫(kù),、可視化，這是數(shù)據(jù)中心系統(tǒng),。

因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系,，我不能影響大家。這是軸類的修復(fù),，這是一個(gè)視頻我來(lái)不及放了,。

這個(gè)我們叫巨無(wú)霸，很長(zhǎng)的軸�,，F(xiàn)在我們做了4米,，這個(gè)機(jī)器快完了，將來(lái)有可能會(huì)做到12米,。這是表面的毛化,。這是擠壓模，擠壓模在我們中國(guó)非常的需要,，我們的包頭擠一個(gè)鋼管模具就要修,，所以擠壓模的修復(fù)是一個(gè)大事，如果用焊接的辦法去修復(fù),，它熱處理的問(wèn)題很厲害,，還需要加工熱處理。如果是用激光修復(fù),，沒(méi)有什么問(wèn)題,。所以擠壓模的修復(fù)是一個(gè)很大的產(chǎn)業(yè)。

這是曲軸鍛模,，這是羊角,。這是表面的熔覆。

我們大葉片10分鐘一個(gè),，能不能里面不用那么高級(jí)的不銹鋼,？所以這個(gè)是很有前途的。還有多種材料,，這個(gè)是在模具上面,，導(dǎo)熱很好的。這是手機(jī)模具,，不同的材料中間有一個(gè)緩沖材料,。一般來(lái)說(shuō)可以提高它的壽命。

這是原來(lái)的流道,，這是我們現(xiàn)在的流道,，冷卻速度快、均勻。這是我們做的箱塊,，表面處理一下,，打磨一下裝上去就能用了。提高50%,，還有潛力可以挖,。所以我們3D打印SM金屬用到模具上面大大促進(jìn)了行業(yè)的生產(chǎn)效率。