【第三屆世界3D打印大會(huì)】顏永年：金屬3D打印技術(shù)需要和傳統(tǒng)工藝相結(jié)合

2015年6月3日至6月6日,，第三屆世界3D打印大會(huì)在成都隆重舉行。南極熊3D打印網(wǎng)作為3D打印專(zhuān)業(yè)的互動(dòng)媒體平臺(tái)，到現(xiàn)場(chǎng)為大家從南極熊的視覺(jué)來(lái)觀看了解這次3D打印領(lǐng)域的重大會(huì)展會(huì)議。下面請(qǐng)看南極熊·第三屆世界3D打印大會(huì)系列—— 世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(huì)的那人那事，顏永年：金屬3D打印技術(shù)需要和傳統(tǒng)工藝相結(jié)合,。

顏永年：非常高興跟大家分享我們?cè)诮饘?D打印方面思考的一些問(wèn)題和獲得的一些初步成果。

我報(bào)告的題目?jī)?nèi)容有幾個(gè)方面：第一,、金屬3D打印有多少種,、常用的是哪些、和我們關(guān)系密切的是哪些,？第二,、金屬3D打印從制造科學(xué)、材料成型學(xué),、制造一個(gè)零件的角度來(lái)看有什么不足,？我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)它的缺點(diǎn)。第三,、3D打印需要和傳統(tǒng)工藝相結(jié)合,。

下面介紹四種我們當(dāng)前在思考或者是試驗(yàn)的內(nèi)容，主要是激光粉末熔化,、激光粉末熔覆,、電子束熔覆、電子束熔化,。

第一種是SLS,。先看一些案例：同軸送粉和偏軸送粉的熔覆，激光從軸心下來(lái),，粉末沿著它,，粉末呈一個(gè)角度作用下來(lái)；激光在中間,，藍(lán)區(qū)是粉末束流,，氣體在下面，聚焦要聚焦在下面一點(diǎn),。五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人的熔覆，可以看到它的靈活性非常好,。這是熔覆LCE,，做一個(gè)稍微復(fù)雜一點(diǎn)的葉片，我們也可以簡(jiǎn)單看一下(PPT)：這是我們公司正在做的葉片的一個(gè)共享,，這是水平走向和垂直走向的,。這是我們做材料性能試驗(yàn)的。這是最近做的一些試驗(yàn)結(jié)果,。這是設(shè)計(jì)的一臺(tái)熔覆機(jī)床,，主要是為球閥表面的強(qiáng)化,，可以做出兩米直徑的球；這個(gè)機(jī)床我們生產(chǎn)了一臺(tái),，銷(xiāo)售了一臺(tái),。還有高鐵輪對(duì)的熔覆，對(duì)高鐵輪對(duì)的熔覆很有好處,。這是對(duì)軋輥軸的熔覆,。

第二種是SLM。這是它的原理圖：SLS是基礎(chǔ)燒結(jié)的,，熔化和燒結(jié)其實(shí)原理一樣只是功率不一樣,。這是我們公司做的一些案例：冷卻流道、為長(zhǎng)虹集團(tuán)做的注塑模,、用鈦合金材料模仿生物醫(yī)藥應(yīng)用的東西,、批量生產(chǎn)的商業(yè)化工業(yè)SLM產(chǎn)品以及科教領(lǐng)域推出的多功能SLM設(shè)備。為什么要開(kāi)發(fā)多功能?從商業(yè)目的來(lái)看不是太值得,，但是從發(fā)展3D打印,、幫助教育、科研和培訓(xùn)的角度,，我認(rèn)為多能功能是很有價(jià)值的,，它可以減少使用者的投資，圍繞這個(gè)目的開(kāi)發(fā)了一型二型的多功能設(shè)備,。

第三,、四種分別是EBAM和EBSM。現(xiàn)在美國(guó)CRK公司EBAM可做到很大的成型量,。EBSM的成型箱和電子箱在一起,，真空處理很困難。這是我們學(xué)校04年做的EBSM,，當(dāng)時(shí)應(yīng)該是比較早的一臺(tái),。這個(gè)體積超大型的是EBAM，打印尺寸可達(dá)6m*1.2m,。這些為3D打印未來(lái)的發(fā)展提出了很好的案例,，我認(rèn)為3D打印要用大功率，所以我們要把3D打印的成型量及熔覆量往大功率發(fā)展,。

下面我談?wù)?D打印的技術(shù)有什么不足,，為什么要跟傳統(tǒng)相結(jié)合？前面介紹的3D打印都是液固轉(zhuǎn)變,，就是凝固,，一個(gè)熔池變成固態(tài)，我們叫液到固的轉(zhuǎn)變。如果液固轉(zhuǎn)變做得好很容易做到平衡冷卻和快速細(xì)化,，不存在偏析,，因?yàn)殄懺齑笮偷臇|西，偏析是一個(gè)很頭痛的問(wèn)題,，所以很小的熔池很容易做到斷裂極限,，使流動(dòng)極限能大幅度提高。超過(guò)鑄造,、接近鍛造很容易,，也能做到，但是還有先天不足,。它不是一種非凝固的固態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變,，而是液固的轉(zhuǎn)變。

大家看美國(guó)一個(gè)公司的試驗(yàn)：最后一項(xiàng)很不穩(wěn)定,，前面也不是每一次都達(dá)到,，這個(gè)現(xiàn)象很多搞3D打印的人沒(méi)有去應(yīng)對(duì)，在高溫下重系的結(jié)晶,，因?yàn)槭橇鲃?dòng)狀態(tài),，必須有大量的技術(shù)流動(dòng)，才能把這個(gè)東西加上去,，才能使沖擊韌性達(dá)到要求值,；我們不能只看到強(qiáng)度可以了，還要看到屬性,、沖擊的熱性,，這是3D打印技術(shù)上的不足之處。

傳統(tǒng)的結(jié)合為什么重要,？我引用華盛頓郵報(bào)的一個(gè)報(bào)道：“技術(shù)創(chuàng)新帶來(lái)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)收益不會(huì)源自那些眩目的想法,，而是源自正在趨于成熟的新興技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的巧妙結(jié)合”，這句話(huà)說(shuō)得非常清楚,，怎么結(jié)合呢?我認(rèn)為是跟鍛造,、擠壓相結(jié)合。就如跟德國(guó)的格林公司合作,，推出用于高檔汽車(chē)輕量化的熔覆再進(jìn)行珩磨,，并和熔覆擠壓結(jié)合，固固轉(zhuǎn)變,，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,，就可使產(chǎn)品沒(méi)有偏析、沖擊韌性提高,、熔覆提高；再通過(guò)擠壓提高塑性,、韌性,，最終獲得達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品,。

我們有一個(gè)核電主管道，并且對(duì)它進(jìn)行了很多的模擬試驗(yàn),，也用過(guò)粉末成型,，雖然目前還未實(shí)現(xiàn)，但我認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的,。用噴頭作出的變件成型：這是中間的中間體,，再垂直熔覆與擠壓相結(jié)合，結(jié)果試驗(yàn)以后出現(xiàn)很多問(wèn)題,。我昨天就此問(wèn)題跟GE公司的交流,，我認(rèn)為熔覆鍛造需要進(jìn)一步的發(fā)展，對(duì)像核鍋爐這樣幾百?lài)嵉臇|西,，不可能全部熔覆完了再鍛造,，因?yàn)闆](méi)有那么大的設(shè)備鍛造，必須邊熔覆邊鍛造,。我們說(shuō)的單元熔覆鍛造需要熔覆和鍛造反復(fù)進(jìn)行,。這是一個(gè)單元一個(gè)鍛造的示意圖，底部的熔覆和鍛造相結(jié)合(PPT),、桶部熔覆和鍛造相結(jié)合,。我們國(guó)家在全世界做的7654工程、700噸鋼水,、600噸鋼錠,、500噸鑄件、400噸鍛件,，我們能不能用3D打印技術(shù),，把一個(gè)核鍋爐從四年縮短到一年?這是我們努力的方向。這是鍋爐的一些設(shè)想圖：熔覆頭和鍛壓頭結(jié)合在一起,，這是壓機(jī)（即剛說(shuō)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)粉末渦輪盤(pán)）,。（3D打印在線）

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