中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席顧問顏永年：3D打印與傳統(tǒng)加工工藝是結(jié)合關(guān)系

5月29－31日,，由亞洲制造業(yè)協(xié)會,、中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、英國增材制造聯(lián)盟等單位共同主辦的2013年世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會在北京中國大飯店隆重舉行,。國內(nèi)外600多位代表出席會議,，就3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢、3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,、3D打印技術(shù)如何與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合等議題展開討論,。

中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席顧問顏永年
　　以下為中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首席顧問顏永年演講實錄：
　　顏永年：各位嘉賓、各位領(lǐng)導,、各位同行,，我在這里向大家匯報的是一種想法,，我的題目就是3D打印與熱模鍛技術(shù)相結(jié)合的增材模鍛,，用傳統(tǒng)的模鍛高溫高壓下來提高它的內(nèi)部性能，所以我們給它取了個名字叫A-D Manufacturing,。
　　在作報告之前,，最近從《華盛頓郵報》網(wǎng)站上5月24號有一段話，這是美國麥肯錫全球研究所一份研究報告的結(jié)論,，他說在任何一個領(lǐng)域,，各家企業(yè)都在做同一件事情：將所有這些技術(shù)以利潤最大化的方式結(jié)合起來。技術(shù)創(chuàng)新所帶來的實際經(jīng)濟效益不會源自那些炫目的想法,，至少近期是如此,，而是源自于正在趨于成熟的新興技術(shù)與存在了數(shù)十年的傳統(tǒng)技術(shù)的巧妙結(jié)合。我不知道大家同不同意這個看法,，現(xiàn)在很多技術(shù)說得很好,，但是想創(chuàng)造經(jīng)濟效益還是不太容易，這些不太成熟的技術(shù)如果能和傳統(tǒng)技術(shù)巧妙結(jié)合起來,，不但能帶來很大的變化,，而且還能創(chuàng)造經(jīng)濟效益，這個我是非常贊成的,。
　　我想講四個方面的問題,，第一個就是重型模鍛擠壓，既然你說要跟它結(jié)合,，這個重型模鍛是什么呢,？第二個就是大功率LENS—金屬3D打印的先進技術(shù)。第三是這些技術(shù)的結(jié)合,。第四是我們在蘇州吳江的一個大項目,。
　　模鍛和擠壓,，始于上世紀30年代，這是幾個鋼管,，是我們國家繼美國之后,，在世界上第二個能夠垂直擠壓鋼管的國家。模鍛的過程需要一個重要的過程,，就是開坯,，很多人不清楚什么叫開坯、什么叫制坯,，什么叫模鍛,，大家只知道模鍛最后一鍛壓出來了。在這個之前要目前開坯,，就是把塑性不太好的,，成分不夠均勻的鋼壁，通過揉面的辦法使它均勻,，如果開坯這個過程,，再好的材料也不能得到很好的應(yīng)用。還有,，模鍛一鍛就裂,，所以我們搞這個領(lǐng)域的人都知道，開坯是非常重要的,。
　　坯完了之后,，我們需要去中斷，這個過程是不是可以通過3D打印完全替代呢,？我認為是部分替代,，不是全部的替代，要全部的替代,，可能還需要一段時間,，但是如果我們能用現(xiàn)在的高溫高壓的模鍛過程、擠壓過程,，很快就可以解決這個問題,。所以說，溫度要達到1000度,，球應(yīng)力要達到400—600Mpa這個水平我認為目前的3D打印還做不到,，當前我們可以用等靜壓工藝來解決，但是它也達不到像模鍛擠壓這樣的優(yōu)良條件,。我們有沒有辦法保留高溫高壓的過程,，同時把開坯去掉呢？我認為有的,，這就是3D打印,。鋼錠—開坯—預鍛—模鍛,，前面需要很多裝備，要浪費很多材料,，很長的周期,，這就是大型裝備不會做的很重要的原因，現(xiàn)在國外這方面的技術(shù)對我們是封閉的,，你如果不解決這些問題,，你的核電站做不出來，大型的裝機就做不出來,。所以,，根據(jù)我對3D打印的認識，根據(jù)我對模鍛技術(shù)的認識,，我想我們能不能把這兩者的優(yōu)缺點結(jié)合起來,，所以就提出來我們要先看看LENS技術(shù)怎么用到這個上面來進行補充。
　　LENS技術(shù)可以先鋪粉,，再燒結(jié),，延伸出來很多技術(shù)，但是核心還是這兩類,。大家注意它的成形的效果,，做出來的東西怎么接近它，我請大家注意,，LENS技術(shù)、SLS/M技術(shù)是無偏析技術(shù),，即成分均勻,，只有成分均勻才能達到高性能，而3D打印是做出成分均勻的好技術(shù),，這一點我希望引起同行的重視,，我們用粉末來做材料，代替鋼錠,，一個粉末就是一個小鋼錠,，這個小鋼錠里面談不上偏析了，成分就是均勻的,，我們燒結(jié)出來的東西在大型鋼錠里面,，偏析問題也解決了，所以說開過程大型的變形,、很復雜的變形過程可以取代了,。所以說，我認為無偏析這個甚至比它的柔性還要重要,，另外還有節(jié)材節(jié)能,。
剛才我說了用鋼錠的材料消耗率只有20%,，所以我們要重視3D打印在這方面的特點，現(xiàn)在我們國家700噸的鋼水能力,、600噸的鑄造能力,、500噸的鑄鋼能力、400噸的鍛件能力,，所以我認為3D打印除了柔性,，還有節(jié)材，沒有偏析,，這些如果能跟我們的大型模鍛結(jié)合起來,，將發(fā)揮無比的作用。
　　現(xiàn)在我們就提出來這個想法,，LENS這個技術(shù)我認為是最有前途做大型,、最有前途解決我剛才說的這些問題的技術(shù)。現(xiàn)在經(jīng)過了13年的發(fā)展,，可以在重型,、大型、各種合金材料,，特別是重型和大型都已經(jīng)涉足了,，已經(jīng)有很成熟的經(jīng)驗了。
　　這是美國POM公司10噸的3D打印鍛件,，現(xiàn)在我們國家王華明教授已經(jīng)做了將近3米的鈦合金鍛件,。大功率的復雜噴頭，我們國內(nèi)好多個實驗室據(jù)我了解,，至少有三個實驗室都做了原型,，我們也可以做個原型，當然它很麻煩,，不過并沒有不可逾越的障礙,。這個是POM公司最近的一些照片，這些都是用LENS技術(shù)做出來的,，這是做的模具,，這是模具表面的硬化。我們能不能用LENS技術(shù)來做成一沒有偏析的,，沒有多少材料加多少水,，盡管它也不便宜，但是和幾百噸的鋼錠比起來,，它還是便宜的,，和那么少的材料利用率比起來，它的設(shè)備效益還是很明顯的,，我們用LENS技術(shù)來做,，我們用激光三維技術(shù)來做,，為什么要把最后的擠壓完全去掉呢？先前擺在那里的擠壓,，高溫高壓一次做出來可以達到很高的質(zhì)量,，我們不要把這些全部的一刀齊砍掉，我們要砍掉的是前面,。我們還想做小一點的,，這個是示意圖，我認為是可以往這個方向去努力,。
　　基于這種想法,，我們在蘇州市政府、昆山市政府的支持下,，在清華大學的支持下,，以及很多兄弟單位的支持下，我們做了一個12萬噸的項目,，這個項目很特殊,，發(fā)揮AM的優(yōu)勢，我們要用增材制造非常穩(wěn)定的高一致性地達到要求,，確實經(jīng)濟上不一定合算,。能不能把這些不足之處交給模鍛擠壓去完成，這是我們的想法,。
　　如何將3D打印與傳統(tǒng)工藝結(jié)合起來,？我認為這是3D打印發(fā)展方向的問題，任何一個新技術(shù)的發(fā)展不能脫離已有的技術(shù)孤立地發(fā)展,，與原有技術(shù)互相補充是基本的發(fā)展理念,。3D打印與傳統(tǒng)加工工藝不是取代的關(guān)系，而是結(jié)合的關(guān)系,。金屬3D打印應(yīng)與熱加工相結(jié)合，反過來熱加工也要與金屬3D打印相結(jié)合,。新技術(shù)路線之本質(zhì)在于法卻AM之柔性去完成模鍛最困難的開坯和預成形,，大大提高模鍛成形的柔性。
　　我初步估計,，用A-D M互相結(jié)合的辦法,，模具費用可節(jié)省四分之三，材料利用率從5%—15%提高到85%—90%,，生產(chǎn)周期縮短三分之二,，能源節(jié)省60%，大大提高高端鍛件的可靠性,、一致性和精度,。我們在昆山要完成的是一臺兩萬噸的量,，最近二重完成的八萬噸，這是老一代的壓機,，這是面向21世紀的新型壓機,，它和原始技術(shù)結(jié)合起來，我們希望明年年底頭把這個投產(chǎn),，我們希望國內(nèi)3D打印做LENS的單位結(jié)合起來,，我們完成真正模鍛所需要的這樣的3D打印設(shè)備。我們希望在傳統(tǒng)的6000噸開坯,、兩萬噸,、12萬噸旁邊補充LENS設(shè)備，10—20臺�,，F(xiàn)在我們可以做出2—8萬噸主工作油缸,，這是承載機架，這是包頭3.6萬噸,，這是西安做的4萬噸,，這個是昆山的3萬噸。來自中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟