融速科技VEAMTM
     开启激光送丝新时代

融速科技发布的多激光同轴送丝增材制造技术VEAMTM，以1200w高功率激光为热源，以金属丝材作为沉积材料，使用全栈自研的六激光同轴送丝3D打印系统，配置Matrix阵列激光控制器，可独立控制调节每束激光，确保能量分布更均匀，融化效率更高。VEAMTM兼具高精度、高效率、高性能、低成本的优势，同时具备零部件快速制造和快速修复再制造的能力，真正为用户提供优质高效的激光增材自动化解决方案。

融速科技揭示了VEAMTM技术的优势，具体如下：

1、成形精度高：出色的表面光洁度，粗糙度最高可达5um，打印精度远超电弧增材，高达100倍。

2、能量分布均匀稳定：六激光集成光内同轴送丝，丝材均匀受热，打印中稳定控制熔池大小。

3、材料利用率高：丝材利用率100%，真正实现无损耗加工。

4、沉积速率高：沉积速率高达1kg/h。

5、高度灵活性：Matrix阵列激光控制器，每束光路可独立调节控制，打印自由不受限。

6、环保更安全：激光送丝无粉尘污染，避免粉尘爆炸风险，熔融过程几乎无飞溅。

 结构件一次成型
     实现高精度低成本制造

根据融速科技揭示的数据，VEAMTM技术采用多激光同轴送丝，光路灵活可控，光丝耦合性好，加工自由度高，同时6束光斑对熔池产生的光压可细化晶粒，打印件表面粗糙度最高可达5um，可实现复杂结构件一次成型，大大减少后期机加成本，减少产品生产工序，缩短制造周期。

 赋能工业自动化
     激光送丝增材设备Laser One

Laser One（L1）是融速科技自主研发的新一代DED激光送丝增材制造装备，瞄准工业自动化增材制造，搭载自研VEAMTM激光同轴送丝3D打印系统，能够更好的控制打印过程。融速科技表示，其新一代DED激光送丝增材制造装备L1以更开放、更安全、更经济、易操作等优势，适配更多应用场景，为终端用户金属增材制造需求提供创新解决方案。

l 超级集成 灵活安装

L1一体化设计整合了冷却水、保护气、激光光路、送丝丝路、电气控制等多个系统，实现水路、气路，丝路、光路、电路等复杂链路全集成，提高设备综合性能的同时，安装简单灵活，并且后期的维护和运营变得更简单更容易。

l 全密防护 熔池监控

L1配备全局气密仓，可置换惰性气体，保证3D打印环境的稳定性，多重防护，无惧金属氧化。

采用融速科技自主研发的AMlens蓝光熔池相机监控，熔池动态纤毫毕现，可及时调整打印参数，大幅度提高打印质量，实现熔池、打印环境的可视化。

l 小型轻量 开箱即用

L1的集成设计，成型更紧凑稳固，设备尺寸小，占地面积小，结合可移动式设计，便于搬运和使用。采用触控交互大屏，拥有开放的用户交互系统和软件接口，满足个性化的3D打印需求。使用220V电压，快速上手，无需专业培训。

l  高效丝滑 稳定可靠

L1采用融速科技自主研发的全闭环精密送丝系统，使用双轮组送丝，减小送丝阻力，丝路通畅，集成控制，自动协调推丝和拉丝速度，保证送丝全程稳定丝滑。

l  高度适配 材无损耗

L1兼容0.8mm—1.2mm直径丝材，适配性高，且丝材利用率100%，真正实现无损耗加工。

 融速科技
     送丝增材制造专家

融速科技表示，此次VEAMTM激光增材技术及L1激光增材设备的发布，将加速推进国内金属增材制造的方向升级，填补国内WLAM增材设备的市场空白，其应用前景广阔，可广泛服务于航空航天、船舶、能源等重点行业，实现大尺寸、高效率、低成本、高精度增材制造。

科技驱动升级，创造永无止境。融速科技在DED定向能量沉积领域不断布局完善产品线，设备功能不断更新迭代升级，不断提升核心竞争力，打破现有市场竞争格局，致力于在工业4.0时代引领新一轮智能制造技术变革浪潮。

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这一国家标准的发布旨在规范金属粉末定向能量沉积设备激光熔覆头测试方法，为企业提供明确的技术指导，加强产品质量监管，推动行业的健康发展。

标准内容充分考虑了国内增材制造行业的实际情况，同时与国际上比对和借鉴，以确保标准的科学性和实用性。新标准的制定经历了多个论证和专家评审阶段，集结了来自行业内专业领域的顶尖专家和科研人员的智慧和经验。

西安增材制造国家研究院有限公司在标准的制定过程中发挥了牵头单位的重要作用，依托其在增材制造领域的科研技术实力和丰富经验，为标准的科学性提供了坚实支持。新标准的发布将推动我国增材制造技术的不断创新，提高产品质量，促进增材制造产业的可持续发展。此次发布的国家标准的立即实施，将对增材制造行业的技术水平、产品质量和行业竞争力产生积极影响。

在全国增材制造标准化技术委员会（SAC/TC562）的领导下，西安增材制造国家研究院有限公司不仅在本标准中起到了引领作用，而且参与了总计19项国家标准的制修订工作，并且在2023年发布的11项标准中做出了重要贡献，充分彰显了其在国家标准制定方面的卓越贡献，标志着我国在增材制造技术规范制定方面迈出了坚实的一步。

来源 l 国家增材制造创新中心

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© 3D科学谷白皮书

等离子弧丝材增材制造技术（WPAAM）是DED 3D打印技术的一种，它是以等离子弧作为热源，以丝材为原材料，扫描成型零件经路径软件分层得到的成型路径，在金属基板上形成移动的熔池，将外部填充的金属丝材熔化而成的金属熔滴，不断送入熔池，通过在成型路径上逐点逐道逐层累积金属材料，实现零件的快速高效高性能成型。

优弧智熔依托诺贝尔奖获得者丹·谢赫特曼教授团队的新材料研究院，并通过自主研发创新，突破多项技术瓶颈，实现了完全自主知识产权。目前，公司自主研发了等离子弧丝材增材制造侧向送丝万向旋转机构、BARC-WPAAM1501高性能大型结构等离子丝材增材制造设备（可制备最大尺寸1500mm×1500mm×1000mm的高性能大型复杂结构件）、多热源复合丝材增材制造等设备。

 技术优势

与传统锻造、机加等工艺相比，等离子弧丝材增材制造技术具有以下优势：

材料利用率高：整体来说，在等离子弧增材制造过程中，丝材的利用率在99%以上；

增材效率高：钛合金成型效率3kg/h，与传统制造工艺相比，缩短近75%的加工时间；

性能可靠：钛合金TC4测试性能满足AMS7004标准要求，挪威钛等离子丝材产品已应用空客A350、波音787等零件；

性价比高：材料、设备、能耗成本低，与传统制造工艺相比，节约近70%的成本。

 技术难点

优弧智熔不断攻克技术难题，持续创新，在研发过程中攻克的难题总结如下：

1. 侧向送丝万向旋转机构

等离子弧丝材增材制造是侧向送丝，这是目前所有丝材增材制造里面较难的一种送丝方式，因为侧向送丝过程中，丝材不是横平竖直的，它随着方向千变万化。所以，等离子弧丝材增材制造首先需要解决的就是万向送丝旋转问题，即在哪里3D打印，丝材旋转方向立即就可以转到哪里。

优弧智熔通过自主研发的侧向送丝万向旋转机构和四轴以上的运行软件，从硬件和软件上成功解决了上述问题，实现了送丝方向实时旋转。

2. 等离子系统改造

等离子原本用于焊接或者切割，主要能量用来熔化或者切割母材。而等离子弧丝材增材制造需要将能量用来熔丝，部分用于熔化母材，这就需要对等离子电源和等离子枪进行改造，使其能量集中在熔丝上。这是优弧智熔目前已攻克的第二个技术难点。

3. 成型高度跟踪系统

任何热加工都存在一定的变形问题。等离子弧丝材增材制造成型的有效距离是7±1mm，过高或者过低都会影响打印质量。优弧智熔自主研发的高度跟踪系统，不惧工件的任何复杂形貌，可实时跟踪工件高度进行打印，保证有效距离始终在7±1mm。

当然，在等离子弧丝材增材制造技术开发的过程中，优弧智熔克服的还有很多细节问题，比如熔丝过程中的缺陷、3D打印过程中的路径规划等。

 应用案例

1. TC4钛合金上梁架

优弧智熔此次展出的这件上梁架，用于无人机发动机。发动机部位要承受高温，同时又有较高的强度要求，所以采用耐高温性和强度俱佳且质量较小的钛合金打印。

上梁架

2. AZ31镁合金壳体+火箭模型

优弧智熔的这两个展件，特殊点就在于材质-镁合金。

目前国内3D打印镁合金有两种方式：粉末打印和丝材打印。粉末打印成型质量很好，但是危险性太大，爆炸事件频起。安全重于一切，解决了安全问题才有下一步的打印问题。优弧智熔克服镁合金液滴流淌性弱、极易氧化、成型过程危险等问题，利用自有的丝材技术，开发了镁合金丝材等离子弧增材制造技术，实现了国内首次等离子弧丝材增材制造镁合金零件，已在航天行业有成熟应用。

镁合金壳体

火箭模型

3. TC4钛合金半球壳体

优弧智熔此次展出的这件半球壳体，意在展示其最新开发的六轴联动路径软件BAT Additive.我们可以很清晰地看到，在回转体内生长着横向和纵向的筋，采用六轴联动路径软件，可实现该打印过程六轴联动，无需任何支撑即可快速成型，节约材料同时提高效率。

半球壳体

 展望

虽然目前，优弧智熔的等离子弧丝材增材制造的部分部件已成功应用于商业航天，但是整体处于认证阶段。未来，关于等离子弧丝材增材制造的方向，优弧智熔和国外同类企业是一致的。类似挪威钛，已经实现在航空航天包括军机方面的批量零部件供应，如波音、空客、洛克希德马丁战机等，类似相对论空间（Relativity Space）也有很多等离子应用。只是，目前等离子弧丝材增材制造技术对中国是完全封锁的，包括设备封锁、技术封锁。

优弧智熔表示，当下要做的事情就是让等离子弧丝材增材制造这件事情与国外越来越接近。在国内的应用才刚刚开始，希望有更多的高校、研究院所和企业，可以共同致力于等离子弧丝材增材制造的技术开发、工艺研究、标准制定、数据积累等，共同推进等离子弧丝材增材制造的发展与应用。

来源：格智大讲堂

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增材制造（AM）为具有复杂内部特征的精密部件（例如以前不可能通过传统工艺加工出来的带复杂冷却流道的液体火箭发动机推力室）带来了重大的设计和制造机会。根据3D科学谷的了解，最近通过跟DM3D和奥本大学的合作，NASA 3D打印了大约2吨重的火箭喷管。

© 来源：奥本大学

281厘米高的火箭喷管

DM3D是总部位于密歇根州的定向能量沉积 (DED) 技术领域的企业，与奥本大学的国家增材制造卓越中心 (NCAME) 合作开展其与 NASA 的增材制造 (AM) 研发项目，以提高液体火箭发动机性能。

© 来源：NASA

奥本大学和 NASA处于增材制造研究的最前沿，大约在四年前开始与DM3D合作，当时打印一个大约两英尺大小的喷管，当时看起来很大。现在在RAMPT项目的支持下，正在打印的喷管高度是之前的五倍，这是有史以来最大的 3D 打印火箭发动机部件之一。

大约 2 吨的增材制造全尺寸 RS25 喷管衬里的确切尺寸为 111 英寸高（281厘米高）和 96 英寸直径（243厘米直径）。庞大的零件是在几个月的时间里制造出来的——与传统的制造技术相比，加工时间减少了 50% 以上。

根据DM3D，DM3D的使命是挑战不可能，其3D打印系统的同轴喷嘴带有局部氩气屏蔽，可以保护此类材料的熔池。可以精确地在零件上的选定位置添加各种材料，从而可以制造具有功能特性的多材料组件。

DM3D专有的直接金属沉积（DMD）技术是一种DED直接能量沉积技术类型的工艺，DM3D能够在一次构建中处理具有多种材料的中型到大型零件，据称具有高速的制造速度。

DED定向能量沉积3D打印技术通过同轴送粉或多喷嘴沉积头，将粉末与惰性载气一起注入到零件的熔池中。熔池是由中央激光能量源产生的，通过惰性气体的保护以最大程度地减少加工过程中金属的氧化。

根据3D科学谷的了解，NASA 已经建立了类似于与DM3D这样的公私合作伙伴关系，通过增材制造技术推进新方法、探索新工艺、开发新材料和新组件。目标是提高技术准备水平，以便融入未来的 NASA 任务和商业太空应用。

NASA与行业合作伙伴共同开发了薄壁通道的设计。在图中可以看到DED定向能量沉积3D打印技术加工的一些通道示例。这些通道演示了可能的设计选项，各种加工路径策略以及确定的过程几何形状限制。

© 来源：NASA

根据3D科学谷的市场研究，RAMPT项目集成了几种先进的制造技术，以实现完整的集成推力室组件。总体概念以GRCop铜合金燃烧室为核心，并通过基于粉末床的选区激光熔化（L-PBF）金属3D打印技术制造的整体通道。然后使用DED技术来沉积歧管焊接区，以便可以将前歧管焊接到腔室上。经过此操作和热处理后，使用碳纤维聚合物基复合材料（PMC）的外包装材料对大型推力室TCA进行外包装。

DED定向能量沉积增材制造技术，允许整个推力室总成（TCA）在火箭推力室喷管的制造过程中一次性形成所有的内部冷却通道，从而无需进行封闭操作，这样的好处是明显的，不仅可以显着减少零件和焊接操作，并使得整个推力室总成（TCA）更加可多次利用。通过DED定向能量沉积增材制造工艺在GRCop-42铜腔室的后端沉积双金属材料，形成带双金属轴向接头的火箭推力室喷管，并实现连续冷却，从而解决了一些设计挑战和螺栓连接设计的接口问题，随后通过碳纤维聚合物基复合材料（PMC）外包装将整个推力室总成（TCA）进行外包装。

DED定向能量沉积增材制造技术还具备多材料开发的想象和探索空间，根据3D科学谷的市场研究尽管复合材料外包装作为腔室护套表现良好，同时RAMPT项目仍继续关注增材制造双金属材料的开发，因为仍需要对焊接火箭推力室的喷管进行材料过渡。而双金属材料则使得火箭推力室的喷管具有优化材料的选择，理想情况下火箭推力室的喷管由非铜合金制成，例如高温合金或不锈钢材料。双金属增材制造材料可以帮助应对推力室总成（TCA）中的所有结构和动态载荷的复杂挑战和要求。

更多信息，请参考3D科学谷发布的《3D打印与航天研发与制造业白皮书第二版》

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* 本文发表在机械工业信息研究院主办的《金属加工》杂志上

5个振镜、可扩展的下一代选区激光熔化金属打印技术。来源：Fraunhofer ILT

l 作者：王晓燕 ACAM中国董事，负责ACAM中国发展战略、企业文化、运营发展。曾与中国汽车工程学会合作出版发行了《3D打印与汽车行业技术发展报告》，与工业和信息部工业文化发展中心合作出版了《3D打印与工业制造》，王晓燕还与联合创始人Korinna Penndorf、朱琳一起创立了3D科学谷。ACAM亚琛增材制造中心是基于Fraunhofer IPT生产技术研究所、Fraunhofer ILT激光技术研究所、亚琛工业大学等工业研究领域成员的合作。ACAM致力于为制造企业提供一站式的增材制造专业技术，成立以来积累了不同先进科研领域的专业知识，并通过提供增材领域的认证与咨询、联合研发、专业技术培训和教育服务、软件和系统工程以及定制服务，帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。

 技术突破带来更广阔的发展空间

3D打印普遍被认为是带来下一代工业革命的主要驱动因素，主要的原因是增材制造带来小批量生产的经济性和灵活性，个性化定制的可能性，以及复杂零件生产的可行性。不仅仅改变了我们对原来产品设计的印象，还带来了供应链的改变，缩短了产品上市时间，并且对环境更友好。

关于3D打印对制造行业的革新作用， SpaceX首席设计师兼首席执行官马斯克有着精辟的观点：通过3D打印，可以以传统制造方法的一小部分成本和时间就能制造出坚固且高性能的发动机零件。火箭比以往任何时候都更加高效，可靠和强大。同样的，不仅仅是航天领域，3D打印在其他工业制造领域的动力装备、结构件、液压阀门、热交换器、切削刀具、模具等应用领域正在创造下一代的产品。

我们不仅要问一个问题，3D打印发展到哪里了？这种发展意味着什么？我们应该做出什么样的准备？下一步我们将看到怎样的生产与商业模式？

 技术分类与应用

如果要全面理解金属3D打印的产业发展情况，我们首先需要还原3D打印在金属产品的制造方面的每一种技术形态与当前产业发展的结合情况。

l PBF

首先，我们来了解一下PBF基于金属粉末床的金属熔化3D打印技术，PBF被认为是一种直接的金属3D打印技术，这类技术以激光或电子束为热源来逐层熔化金属粉末，层层凝固成零件的形状。相比于金属3D打印技术，PBF是目前最广泛被使用的金属3D打印技术。包括通用电气投资14亿美元收购Concept Laser和Arcam，市场的目光也随之聚焦在金属粉末床熔化，包括激光熔化和电子束熔化两种加工方式，目前激光熔化方式被更广泛的使用。

由于可实现十分复杂的产品制造，PBF技术不仅使得复杂产品的制造变得更加可行，而且还创造了更大的围绕着产品生命周期的综合性经济效益。

在动力装备方面，PBF技术所成就的产品并不是停留在概念开发阶段，而是已经随着火箭和飞船进入了太空，随着飞机在天空中翱翔，并在发电领域起着“四两拨千斤”般的效益放大作用。3D打印所造就的下一代的产品极大的提升了人类利用资源的水平，这一切已经来到了我们的身边。

这方面，业界熟知的GE 3D打印的燃油喷嘴[1]顶部结构只有核桃般大小，里面却有14条精密的流体通道。3D打印的喷油嘴是一个精密的整体，原来20个部件成为一个零件被制造出来。新喷嘴重量比上一代轻25%，耐用度是上一代的5倍，成本效益比上一代高30%。GE奥本工厂凭借40多台3D打印机在2017年总共交付了8000个燃油喷嘴。截至2018年底，工厂完成的3D打印燃油喷嘴头总数已超过3.3万个。然而，值得注意的是，与传统加工技术跻身于PK生产效率的这条赛道不同的是，GE从燃油喷嘴中获得的最大益处并非燃油喷嘴本身，而是安装了燃油喷嘴的LEAP和GE9X发动机，3D打印正在推动航空发动机创新，GE已经发起对下一代航空发动机技术制高点的布局。

类似的成功案例不胜枚举，除了大名鼎鼎的SpaceX、NASA、GE、西门子等等通过3D打印在不断突破下一代航天器、商业飞机、燃气涡轮发电机等产品的性能极限。就在2020年，不甘示弱的欧洲也呈现了追赶态势，ESA欧洲宇航局全尺寸3D打印铜合金推力室首次热试通过，增材制造将推力室零件数量由数百个减少的三个，缩短了生产时间，降低了成本，显著提高液体推进发动机在欧洲运载火箭中的竞争力。国际上，全尺寸推力室具有3D打印铜合金衬里，该衬里具有集成的冷却通道，其外层为冷气喷涂建立的高强度外套。不仅如此，推力室的歧管和整体式喷油也是3D打印的。

国内通过3D打印助力航天事业的发展也呈现了雨后春笋之势，2019年，中国的深蓝航天液氧煤油发动机再次进行了推力室长程试车，取得圆满成功。在推力性能方面，深蓝航天对主要功能部件进行优化设计，大量采用3D打印工艺，实现了国内液氧煤油火箭发动机推力室效率从95%到99%的技术跨越，达到了国际先进水平。铂力特承担了此次试车发动机喷注器壳体和推力室身部两个零件的金属3D打印工作。发动机喷注器壳体和推力室身部均为航天发动机关键零部件，使用环境苛刻，零件内部有百余条冷却流道，使用传统工艺铣削、焊接工艺不仅制造周期长、成本高，零件性能也难以得到保证。

汽车领域，GKN与汽车制造商保时捷通过金属3D打印开发新型电子驱动动力总成的新应用。GKN根据粉末床金属熔化3D打印技术的特点，针对更高的设计自由度、更高效、更集成的动力系统开发了特定的钢材料，这种钢材料能够承受高磨损和负载，并结合3D打印所实现的功能集成进一步减轻重量。另一方面，保时捷工程部门正在研究如何在其电子驱动动力系统中实施新材料。采用结构优化技术结合GKN的材料，保时捷实现了差速器的独特设计（包括齿圈），通过这种齿轮减重和刚性形状的组合，实现了更高效的传动。

PBF技术还在催生下一代热交换器的发展，2019年GE宣布与马里兰大学和橡树岭国家实验室合作研发UPHEAT超高性能换热器，在两年半内完成开发计划，实现更高效的能量转换和更低的排放。GE希望新型换热器将在超过900°C的温度和高于250 bar的压力下运行，超临界CO2动力循环的热效率提高4％，在提高动力输出的同时减少排放。材料方面，这种新型换热器将利用独特的耐高温，抗裂的镍基超合金，这是GE研究团队为增材制造工艺而设计的材料。该热交换器包括多个增材制造方法，使流体通道尺寸较小，具有较薄的壁而形成的流体通路，以及具有错综复杂的形状，这些热交换器使用先前传统的制造方法无法制造出来。

发电领域，GE和西门子都通过3D打印制造技术，打破了自己的净效率记录。其中，GE在南卡罗来纳州格林维尔工厂的测试中以64%的联合循环效率击败了自身之前的设计。GE将HArriet效率的提升归功于“通过不断创新带来的燃烧效率突破”，而这里面的创新则离不开3D打印技术所制造的燃汽轮机的多个关键部件。GE通过金属3D打印技术制造设计优化的燃烧系统部件，实现了更复杂的几何形状，这使得 HArriet燃气轮机的燃料和空气的预混合得到改进，从而实现了燃气轮机发电效率的最大化。

除了带随形冷却通道的模具、带复杂内冷结构的刀具、带内部冷却流道的燃油喷嘴及发动机燃烧室等通过PBF成就的高附加值产品，制造复杂点阵结构成为PBF 金属3D打印技术的另外一大特色应用。2019年国际首个3D打印全点阵整星结构成功入轨的千乘一号整星结构是航天五院总体部机械系统事业部负责研制的，采用面向增材制造的轻量化三维点阵结构设计方法进行设计，整星结构通过铝合金增材制造技术一体化制备。传统微小卫星结构重量占比为20%左右，整星频率一般为70Hz左右。千乘一号微小卫星的整星结构重量占比降低至15%以内，整星频率提高至110Hz，整星结构零部件数量缩减为5件，设计及制备周期缩短至1个月。整星结构尺寸超过500mm×500mm×500mm包络尺寸，也是目前最大的增材制造一体成形卫星结构。

航天五院总体部的点阵结构示意

此外，3D打印点阵结构还可以应用于高强度的压缩机部件制造。轻质、高强度的压缩机部件的主体部分带有点阵结构的内部区域，点阵结构由3D打印实现，主体部分还通过3D打印实现了内部流体输送通道，流体输送通道用于允许润滑油流过压缩机部件的主体部分。

不过点阵与3D打印的结合并非想像中那么轻松，这方面需要仿真软件来提高建模与制造的成功。国内经过多年的仿真计算积累和努力探索，安世中德团队开发出了一款专业用于增材点阵结构仿真分析的软Lattice Simulation[2]。基于多尺度算法，用户可以采用等效均质化技术对点阵结构进行有限元分析。并且提取非均质化点阵结构的等效材料参数，在均质化等效实体模型宏观力学分析后，可以通过局部分析对胞元结构进行详细的应力校核。

设计、软件和材料助力释放3D打印潜力，材料方面，不仅仅是高温合金、铝合金通过PBF工艺实现了零件性能的飞跃，使用铸铜转子的电动机可以帮助普通感应式电动机有效降低电动机的转子损耗，其他金属材料例如3D打印铜金属工艺，将有望解决电动汽车铸铜零件铸造和钎焊的挑战，替代铸造与钎焊，实现更经济更复杂更高效的铜零件生产，从而有望应用于例如转子、散热器、感应器等零件的制造中。

更多的案例在液压控制器、热交换器、汽车结构件、汽车轮毂、刹车系统、传动系统、飞机隔离舱结构等方面正在获得成功验证与推广。

值得注意的是我们目前聚焦的PBF金属3D打印主要是关注其在制造复杂的几何形状，轻量化，缩短交货时间，功能性一体化结构实现等方面的优势。而金属3D打印工艺的一个容易被忽略的潜力是通过快速定向凝固带来非常精细的晶体微结构并控制逐层外延生长。这为设计组件提供了新的可能性，此外，高冷却速度为合金设计开辟了新的可能性。而实验证明，通过金属3D打印实现凝固微观结构和相关的偏析结构可以带来非常精细的结果，与铸造微观结构相比要小100倍。因此，均质化热处理时间也显著的从几小时减少到几分钟。

虽然PBF金属3D打印吸引了金属3D打印业界极大的关注，不过每一种技术都有着其自身的局限性。例如，不锈钢的熔化温度可接近2500华氏度，想像一下当每个单独的3D打印设备都需要不断的消耗能源的时候才能实现零件的加工，整体来说对能源的消耗是不容低估的。除非，通过PBF技术所创造的综合效益如上所述的几个经典案例这么明显。

所以说，用于批量生产领域，目前PBF这样的高成本通常在加工通过传统方式难以加工出来的特殊零件的时候才有意义，包括那些具有极其复杂的内部通道的零件，以及喷气发动机燃料喷嘴和卫星组件等高端部件。

除了能源的消耗，PBF技术还受到了材料的限制和可加工尺寸限制、材料价格、过程中控制以及需要添加支撑结构等各种限制，各大研究机构正在专注于克服这些挑战推动PBF技术走向更广的普及化。当然，随着工艺的提升和通过软件对质量控制能力的提高，PBF技术也在不断地突破自身的局限性。在这方面，亚琛Fraunhofer ILT已经开发出5个振镜、可扩展的下一代选区激光粉末床金属打印技术，该解决方案还可以产生比传统LPBF系统快10倍加工速度的大型金属部件。不仅仅在LPBF（基于粉末床的金属熔化3D打印技术）方面获得突破，亚琛Fraunhofer的futureAM项目包含了其他的增材制造技术，在线过程控制技术的开发，工艺稳健性的开发，以及基于数字孪生的网络化流程链的开发等。

l DED

让我们把目光从PBF技术上切换到DED技术，DED直接能量沉积技术包括激光、等离子、电子束几种不同的热源，材料包括粉末或丝状两种主要的形态。金属材料在沉积过程中实时送入熔池，这类技术以激光近净成形制造（LENS）、金属直接沉积（DMD）技术为代表，由激光在沉积区域产生熔池并高速移动，材料以粉末或丝状直接送入高温熔池，熔化后逐层沉积，称之为激光直接沉积增材成形技术，该技术成形出毛坯，然后依靠CNC数控加工达到需要的精度。

DED技术的市场应用领域除了零件的修复，还包括大型结构件的制造，如飞机结构件一体化制造（翼身一体）、重大装备大型锻件制造（核电锻件）、难加工材料及零件的成形、高端零部件的修复（叶片、机匣的修复）等传统锻造技术无法做到的领域。当然，随着这一技术在工艺控制方面走向成熟，其应用的想象空间将更大。

国内，安世亚太与中科煜宸联合开发了面向金属增材制造定向能量沉积工艺的专业工艺仿真软件AMProSim-DED。使得我国在激光近净成形制造技术的可扩展性方面实现了华丽升级。

2020年，市场上已经在谈论大功率EHLA沉积速率超过2m²/ h的加工速度。凭借EHLA工艺，Fraunhofer表示，该工艺对当前抗腐蚀和磨损保护的加工工艺具有改进作用。由于硬铬电镀消耗大量能量并且具有粘合和孔隙率的缺点，而热喷涂在所用材料方面可能相当浪费。相比之下，EHLA方法加工出来的涂层是无孔的，从而改善粘合情况并降低裂纹和孔隙的发生的可能性。除此之外，根据Fraunhofer，EHLA技术比热喷涂节约90％的材料。

Fraunhofer激光技术研究所的超高速激光材料沉积技术

l 3D打印砂型或熔模+铸造

无论是PBF还是DED技术，都属于直接金属3D打印的技术范畴。市场上还活跃这间接实现金属零件3D打印的途径，一种是通过3D打印砂型或熔模再通过铸造的方式成就复杂的零件，这方面以德国voxeljet-维捷的工业级3D打印技术为代表，国际上有知名汽车厂家采用了这一3D打印技术制造S58发动机缸盖的铸造砂芯，以满足轻量化以及热管理性能的需求。

l Binder Jetting

另外一种名为binder jetting的金属3D打印技术，通过将金属粉末与粘结剂层层粘结成为零件毛坯，再经过脱脂烧结过程制造成金属零件的间接金属3D打印技术。这种生产系统与MIM金属注射成型工艺颇有近亲的感觉，然而其制造过程中并没有使用模具。这种技术将使制造商能够显着降低其成本，从而使该技术成为铸造的替代技术。

在这方面，大众汽车上将使用惠普的金属3D打印技术，首先是进行大规模定制和装饰部件的制造，并计划尽快将Metal Jet金属3D打印的结构部件集成到下一代车辆中，并着眼于不断增加的部件尺寸和技术要求。

 价值创造驱动转型

总体来说，如今的3D打印技术发展程度，在技术层面上速度远超我们的想像，具备了在很多应用层面颠覆的潜能，我们如何理解每一种3D打印技术的优势则需要跟应用行业的需求想结合，拿汽车产业来说，3D打印目前无疑在100万-200万价位的车型上展开了产业化的应用，那么这样的发展趋势将在什么样的时间节点发展到50万价位的车型？当发展到20万-30万价位的车型的时候，占据主流的3D打印技术又将是哪一种类别的3D打印技术？这需要对技术本身和应用行业的发展都具备一定的理解和判断能力。

那么制造业如何驾驭3D打印技术，成为第四次工业革命的赢家呢？在这里，我们需要理解的是一切并不像购买几台3D打印设备那么简单。

企业制造转型是由价值创造驱动的，3D打印技术成就“复杂”产品的优势，例如通过3D打印实现了更复杂的外形，将原来十几个零件简化为1个零件，体积和重量大大缩小；或者是通过3D打印实现了材料的冶金性能的提升，再或者是制造出梯度合金等材料；再或者是实现了更高的产品性能，提升了产品生命周期的附加值。3D打印从应用端创造价值，从而从产业链的价值赋能角度倒逼制造工艺向3D打印转移。而创建竞争优势的关键是设计和材料。为增材制造而设计的增材思维-DfAM正在全球范围内建立。其中仿真驱动设计成为“玩转”3D打印的关键点之一。

每一个企业的转型都是非常艰难的选择，没有一个企业可以从一个山头直接”跳到”另外一个山头，这需要有一个”下山”和重新”上山”的过程。传统汽车从设计定型到第一辆汽车出厂大概需要三年左右的时间，在此期间所有的汽车零件都不允许改变设计，而在电动汽车发展的时代，例如特斯拉汽车几乎每个月都会有一次软件的自动更新，相对固化的体系成为了传统汽车厂商的阿克琉斯之踵。寻求突破，成为传统车厂转型的当务之急。

陷入牵一发而动全身的陷阱，这不仅仅是汽车行业面对的挑战。大型制造公司普遍拥有数十年以传统方式开展工作的经验。所有的流程、设备、培训以及最重要的预算都集中在传统流程上。这时候出于自身的短期发展资金安全角度，也会本能的拒绝新的想法。

此外，将新的制造技术融入关键制造工艺是一项重大任务，因为无论工厂发生什么，客户都必须继续获得高质量的产品。没有一家制造企业能够做到停止目前的生产，而去探索未知世界的“滩头阵地”，

由于存在未知风险，而克服这一初始步骤所需的现金和资源有时非常庞大，以至于车厂不愿意甚至无法继续进行这样的探索。这使得不仅仅供应链成为障碍，资金投入成为另外一个因素使得制造业企业陷入牵一发而动全身的陷阱。

 转型路径

缓解转型过程中的阵痛，制造企业可以尝试建立3D打印实验室连接内外部资源。3D打印实验室能够更好地完善现有的3D打印方法并为推广3D打印技术做准备，同时创建度量标准，重点改进设计创新，健全关键流程标准化，并重点改进质量和检验流程。3D打印实验室还可以作为供应链合作伙伴的培训机构或体验中心，并为企业内部的团队提供培训机会。

有了思维的突破和硬件的准备是第一步，企业还需要建立正向设计能力，这么多年国内很多企业并不是很担心技术上的跟进，因为只要别人有了，拿来逆向一下，再放到国内巨大的市场，结合价格优势，就可能创造赶超别人的市场机会。然而，逆向设计的惯性是很致命的， 3D打印的设计与制造的结合将不是那么容易被逆向，尤其是对于一些设计上非常复杂的产品来说，正向设计是唯一出路。

走出逆向设计困局，国内可以借鉴欧洲Fraunhofer的发展模式，建立对外研发商业模式的合作，制造企业在一个良性的研发创新支持的环境下，向企业外部寻求颠覆性创新支持，实现多赢、优势互补的发展。

他山之石可以攻玉，无论是研发还是产品制造，企业在发展过程中，除了加强自身的创新实力，寻求与市场上的优势资源相结合是另外一条加快发展的路径。在这里，Fraunhofer弗劳恩霍夫IPT工业生产技术研究所，ILT激光研究所，RWTH亚琛工业大学等增材制造研究领域集中优势的研发资源，通过亚琛增材制造中心(ACAM)，连接增材制造研发领域的中坚力量，在全球范围内为制造企业提供欧洲领先科研机构多年来积累的增材制造专业技术，并通过社区、联合研发、以及专业教育服务，帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。

虽然3D打印迈向产业化的过程中遇到了一系列的难题，例如通过信息管理系统来管理增材制造数据流；工艺可重复性、零件到零件的可重复性；成熟的认证和质量检测方法。在这方面，得益于从设计、生产规划、生产工程、生产实施到服务的全价值链的数字化。

幸运的是，我们即将迎来5G时代的到来，5G允许高密度数据的无缝互联和实时沟通，也就是Real Link-实时链接,对生产的控制是 Real Moment-实时控制,对技术的组合柔性能力是Real Combination-实时组合, 对产品的实现可以Real Personal-实时个性化。

国际上，德国Fraunhofer弗劳恩霍夫IPT工业生产技术研究所携手爱立信、亚琛工业大学启动了欧洲最大的5G数字制造工业园示范项目，旨在在制造业环境中引入新的移动无线标准。快速的5G数据传输可将所有生产和传感器数据存储在包含完整生产历史记录的数字孪生体中。

通过将自动化、数字化以及人工智能、边缘计算、5G和区块链等尖端技术无缝融合，可将海量数据全面转化为宝贵的知识与技术，阔步迈入数字化转型的全新阶段。我们相信有一天，3D打印用于零件的生产将是全流程数字化的，质量稳定的，产品信息可追溯的。在这个基础上，3D打印技术由于其天生的数字化特征可以说是最为贴合动态供应链的制造技术。数字孪生体技术使得复杂的3D打印过程变得轻松，从而减少故障，提高零件质量并更智能地使用材料。

 展望

随着中央政治局常委会会议提出“加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度”，顶层设计为新型基础设施建设按下“加速键”。可以预见，在更强大的新基建基础设施上，软件将在我国的工业制造环境中获得前所未有的良性发展生态环境。

3D打印重塑制造模式与商业模式的时代正在来临，从制造到创造，相信我国的制造业将借助新技术和国内外优势科研资源的东风，走上一条更为强健的自主与合作创新发展道路。

参考文献：
[1]专利.FuelNozzle for a Gas Turbine Engine.专利：US 10591164B2, 2020.3.17.

[2]段卫毅.多尺度算法在增材制造点阵结构仿真分析中的应用，3D科学谷.20181129.

* 本文发表在机械工业信息研究院主办的《金属加工》杂志上

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3D打印超大的顶盖

洛克希德马丁使用了钛合金来进行3D打印。在过去，洛克希德马丁制造这种油箱，要浪费80%的昂贵航天材料，并且耗时长达两年才能完成。现在在时间上只要3个月，并且3D打印成品的品质通过了检测，完全符合卫星设备的要求。

钛合金的巨大卫星油箱

卫星的油箱由上下两个顶盖以及中间的圆柱组成，3D打印的是两端的球型顶盖，这个油箱的直径有4英尺，厚度达到了4英寸，这也是为何即使使用3D打印，也要3个月的时间了。

来源：ZOL中关村在线 

Stelia航宇CEO塞德里克·戈蒂尔表示：“这项新技术可以让人们重新思考和重新设计机身，不用受到壁板必须随后连接加强栅格的约束。制作这个验证件是为了向客户展示大型结构件在新计算手段下的创新设计。”除了空客，Stelia的客户还包括波音、庞巴迪、巴西航空工业公司和诺斯罗普·格鲁门。

新制造工艺被Stelia称作DEFACTO（面向拓扑组件的增材制造开发）。项目持续3年，由法国民航总局共同出资。戈蒂尔表示：“研发工作是增材制造广泛研究的一部分。我们希望结果可以用于新的设计、减重、更好的功能集成、通过使用更少材料而对生态造成更小影响，以及减少制造成本。”

（以上来源于中国航空报）

根据3D科学谷的了解，该面板是STELIA于2014年与法国工程学院Centrale Nantes，工程咨询公司CT Ingenierie和荷兰铝业公司Constellium合作的一个项目。

由于该项目的成功，STELIA对电弧增材制造（WAAM）将最终取代飞机机身面板的传统生产方式，消除对某些进一步固定和焊接的需求表示乐观。

相比于使用螺栓和螺钉将加强结构固定到机身面板上，通过拓扑优化，STELIA R＆T的设计师和工程师创造了一个机身骨架，将加强结构直接3D打印到面板表面，不仅避免需要更多零部件，3D打印面板加强筋不易受到衔接薄弱处的影响，从而创造出更稳定的飞机机身。

–—- 3D科学谷Review

凭借其专有的电子束增材制造（EBAM）技术，Sciaky也一直在研究3D打印大型飞机零件的能力。Sciaky的电子束熔融增材制造（EBAM）技术主要是由金属丝作为打印材料，并使用一种功率强大的电子束在真空环境中通过高达1000℃的高温来融化打印金属零部件。这种电子束枪的金属沉积速率从一小时几磅金属材料，到一小时20磅不等。电子束定向能量沉积、逐层增加的方法创建出来的任何金属部件都近乎纯净，并且不需要任何类型的打印后热应用处理。该技术也可以用于修复受损的部件或者增加模块化部件，并且不会产生传统焊接或金属连接技术中常见的接缝或者其它弱点。

在熔丝金属增材制造设备领域，2016年华中科技大学数字装备与技术国家重点实验室张海鸥教授主导研发出金属3D打印新技术“智能微铸锻”，成功3D打印出具有锻件性能的高端金属零件。国际上，2016年，Wolf Robotics也推出了用于替代铸造和锻造的多进给、多材料的大型增材制造设备，其原材料也是金属丝。而在产业化领域，空客的Premium Aerotec工厂正在通过Norsk Titanium的快速等离子沉积™技术进行A350 XWB飞机上的钛合金零件的生产。此外，库卡还为英国核电站承建了大型核电站零件制造系统。

而在核电领域，中广核核电运营有限公司的3D打印技术在核电站备件及零部件制造、维修过程中的关键技术研究”取得成功，项目组选用电熔增材技术研发制造的制冷机端盖在大亚湾核电站压缩空气生产系统成功完成设备安装并通过设备运行再鉴定。南方增材科技依据王华明院士带领的技术团队自主研发的重型金属3D打印技术，以金属丝材与辅料为原材料，在电熔冶金的环境下，利用高能热源熔化原料丝材，根据成形构件的分层切片数据，采用计算机控制，实现原材料逐层快速激冷凝固堆积，最终获得超低碳、超细晶、组织均匀、综合力学性能达到甚至优于传统锻造工艺成形的金属构件。

而在应用开发方面，根据3D科学谷的市场研究，我国的攀钢也在双金属的电子束熔丝成型增材制造方面进行了积极的探索研究。根据3D科学谷的了解，攀枝花钢铁研究院利用分层处理软件规划金属A和金属B打印件的层厚尺寸以及沉积层的宽度尺寸，按先打印里层、后打印外层的先后顺序进行路径规划，探索出两种不同材料金属成型的方法，效率高，冶金质量好。

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2月4日，中广核核电运营有限公司宣布，其科研项目“3D打印技术在核电站备件及零部件制造、维修过程中的关键技术研究”取得突破性进展，项目组选用电熔增材技术研发制造的制冷机端盖在大亚湾核电站压缩空气生产系统成功完成设备安装并通过设备运行再鉴定。

据介绍，该金属3D打印制冷机端盖在大亚湾核电站的顺利安装和安全投运，成功解决了该系统制冷机端盖国外厂家设备改型、备件无法供货的难题，是3D打印技术在核电领域的国内首例工程实践示范应用，标志着3D打印技术在核电领域实现了从理论研究、技术分析向工程实践应用的重大跨越。

该金属3D打印制冷机端盖的产品设计、制造工艺确定，以及产品的制造、检验、试验等是由南方增材完成的。

南方增材采用的电熔增材制造技术，是一种以电弧热、电阻热为复合热源，熔化金属原材料，通过小熔池、微冶金，快速凝固技术，逐层堆积出具有一定形状和尺寸，并赋有一定机械性能金属构件的制造方法。

相较传统的铸造、锻造工艺，该技术具有复杂结构一体化净成形、生产周期短、材质性能优良、焊接性能好，材料利用率高的优点。

以制冷机端盖制造过程为例，传统的铸造工艺开发周期长，开模费用高，且产品机械强度、冲击韧性较差，且制造周期长，材料利用率较低。而电熔增材制造技术可以实现各种复杂结构一体化净成形、制造周期仅需一周，材料利用率高，产品完整度高，各方面性能与锻件相当且综合性能远优于铸件。

结合核电领域部分设备服役环境苛刻，机械性能要求高，备件结构复杂，国外备件采购成本高周期长的问题，以及3D打印技术可实现复杂结构一体化净成形、制造周期短、材料利用率高、性能优良的优势，业内人士认为，3D打印新兴制造技术应用于核电站备件及零部件制造及修复，对未来核电设备的设计、研发、制造、修复将带来革命性的改变。

根据南方增材，百万千瓦级核电机组常规岛耐热高强钢低压整体转子锻件是目前世界上所需钢锭最大、锻件毛坯重量最大、截面尺寸最大、技术要求最高的实心锻件，转子构件重量为170吨，其锻坯制备需600吨级钢锭，目前世界上只有日本JSW(日本制钢所)等为数不多的几家企业具备制造能力。重型锻件制造技术瓶颈的难以突破，一定程度上严重影响了核电项目的建设进度和增大了设备的投资，制约了我国核电等重型装备制造业的发展。

增材制造技术在核电部件制造上得到突破后，像压力容器、蒸汽发生器、稳压器等大量核反应堆中的核心部件都能通过增材制造进行生产。

-- 南方增材在核电领域的发力由来已久：

2015年南方增材还与上海核工程研究设计院签订了《核电主蒸汽管道贯穿件模拟件增材制造技术支持与服务合同》，通过合作，南方增材将加快重型金属构件电熔精密成型技术在核电领域的应用步伐，开启重型金属3D打印技术产业化之门。

2015年10月中国核动力研究设计院与南方增材科技有限公司，联合发起ACP100反应堆压力容器增材制造（3D打印）项目。2016年12月，这个项目的研究成果3D打印反应堆压力容器试件已经通过国家能源领域相关专家的技术鉴定。项目成员包括中国核电研究所、国家核工程公司、哈尔滨工业大学和北京钢铁研究所。中国核电研究所称该反应堆零件的开发及其后续批准是一个重大突破，表明了3D打印可以大大缩短核反应堆零部件的生产周期。所有相关方都认为现在可以智能地生产用于核电站的3D打印大型金属部件，包括反应堆压力容器。

南方增材科技依据王华明院士带领的技术团队自主研发的重型金属3D打印技术，以金属丝材与辅料为原材料，在电熔冶金的环境下，利用高能热源熔化原料丝材，根据成形构件的分层切片数据，采用计算机控制，实现原材料逐层快速激冷凝固堆积，最终获得超低碳、超细晶、组织均匀、综合力学性能达到甚至优于传统锻造工艺成形的金属构件。

-- 产业化挑战

根据财经杂志，核电设备对安全性有极高的要求。如果3D打印技术进入核级装备的生产制造，先需要经过层层严苛认证，“这是一个漫长的过程，需要很长时间”。对于核级设备制造商，环保部核安全局设立了严格的准入门槛：必须具备核安全局颁发的生产许可证。

3D打印技术未来肯定会在核电设备制造领域拥有一席之地。部分核电设备设计精密，结构复杂，增材制造的思路，确实可以降低难度。但核电属于保守型行业，始终将安全放在首位，各方接受新技术需要一个过程。这期间，3D打印行业正好可以用以解决其稳定性问题。

–—- 3D科学谷Review

一方面，机器人+金属丝+电弧焊/离子焊的方式在核电领域的应用成为一种趋势。2015年，英国的核电站增材制造自动化单元由库卡承建，耗资1万欧元，占地10米x5米的增材制造单元由通过安装在一个三轴九米龙门的六轴机器人组成，在直径3.5米的转盘上装载着二轴机械手。机器人通过进行“TOPTIG”电弧焊的方式来完成增材制造，系统中集成了金属线送入焊枪，是由法国液化空气集团专门为机器人焊接应用开发的。机器人按照计算机辅助设计模型的路径来焊接材料以创建三维几何形状。从而创造近净形零件，用于制造大型泵和阀的壳体或压力容器，有效降低初始成本和避免昂贵的锻件或铸件，并且有助于避免环境污染问题。

另一方面，市场上出现了更多的机器人+金属丝+电弧焊/离子焊的技术。2016年7月，华中科技大学数字装备与技术国家重点实验室张海鸥教授主导研发出金属3D打印新技术“智能微铸锻”，成功3D打印出具有锻件性能的高端金属零件。

一边是国家重点实验室的发力，一边是国际上机器人公司的发力。而机器人公司进入到这一增材制造领域的不仅仅是库卡，2016年9月，Wolf Robotics推出了用于替代铸造和锻造的多进给、多材料的大型增材制造设备，其原材料也是金属丝。Wolf Robotics的机器人按照计算机辅助设计模型的路径来焊接材料以创建三维几何形状，从而创造近净形零件，用于制造大型钛合金航空航天零件，或者是小批量零件，通过避免铸造和锻造的过程节约费用，节约材料。

Wolf Robotics将自己的技术命名为Robotic Big Area Additive Manufacturing (R-BAAM) ，其独特的能量系统叫做Surface Tension Transfer (STT)，其典型的特点是支持多进给的联动加工，并且可以同时使用多种材料。

参考来源：证券时报

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近日，Fraunhofer激光技术研究所推出超高速激光材料沉积技术（EHLA），具有替代当前腐蚀和磨损保护方法如硬镀铬和热喷涂的潜力。业界对于金属沉积3D打印更多的看法是一种基于焊接的工艺，而且可以被纳入到自动化生产线中。

工业生产中焊接市场份额约为200亿美元，维修焊接占据了其中的一个份额，将直接能量沉积技术用来修复零件这一应用颇具市场潜力，仅从金额来看或许会超过目前工业3D打印设备的总市场份额。

 丝材还是粉末？电子束还是等离子亦或是激光？

直接能量沉积技术包括激光、等离子、电子束几种不同的热源，材料包括粉末或丝状两种主要的形态。金属材料在沉积过程中实时送入熔池，这类技术以激光近净成形制造（LENS）、金属直接沉积（DMD）技术为代表，由激光在沉积区域产生熔池并高速移动，材料以粉末或丝状直接送入高温熔池，熔化后逐层沉积，称之为激光直接沉积增材成形技术，该技术成形出毛坯，然后依靠CNC数控加工达到需要的精度。

尤其是以粉末为原材料的加工工艺，这种技术被用来修复各种零件。不仅仅是Fraunhofer在研发领域推进直接能量沉积技术的跳跃式发展。阿克伦大学的NCERCAMP开发了一种超音速粒子沉积（SPD）技术，通过一种高压喷射方法，压缩空气赋予超音速射流中的金属颗粒足够的能量冲击固体表面，以实现与固体表面的粘结，而不会出现在焊接或高温热喷涂过程中产生的热影响区。

 单机还是混合加工？亦或是柔性生产线？

除了专业的研发机构，市场上活跃的企业也不在少数。如今很多CNC机床公司都纷纷将LENS技术集成到铣削、车削或者是复合加工中心中。这其中包括德马吉森精机、马扎克、哈缪尔、哈默、依巴米亚等等。

除了这些将LENS技术集成到CNC机床中的设备厂商，纯粹的LENS技术典型企业包括美国的OPTOMEC公司，法国BeAM公司，德国通快等。国内包括西安铂力特、江苏永年科技、北京隆源等。

增材制造与CNC减材制造的搭配除了将LENS技术集成到CNC加工设备中。还有一种通过柔性生产线将这两种加工工艺搭配起来。例如，在增材制造商RPM和传统机床商大隈看来，将增材制造与减材制造通过自动化贯穿起来，可以创建复杂的部件，而不需要铸造、锻造的前期工序。机加工可以保证零件严格的尺寸公差和表面光洁度要求。

 不仅“扮演”焊接，还可以用于生产

熟练的焊工变得很难找到，在某些情况下，在CNC机床上进行自动焊接替代手动焊接可能是一种加工趋势。事实上，一些CNC机床上广泛使用的CAM软件例如Mastercam和Powermill已经扩展了将LENS技术（DED直接能量沉积技术的一种）纳入到加工范畴中的编程，这一扩展代表了自动化焊接的飞跃，与MIG或TIG焊接不同的是，LENS是一种目标沉积工艺，允许以最小的热效应修复薄壁和其他细腻的特征。

TIG焊接是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。MIG焊接除用金属丝代替焊炬内的钨电极外。其它和TIG焊一样。因此，焊丝由电弧熔化，送入焊接区。

LENS是一种基于离散堆积成形思想的先进增材制造技术，通过把零件3D模型沿一定方向离散成一系列有序的微米量级薄层，根据每层轮廓信息逐层熔化金属粉末，直接制造出任意复杂形状的净成形零件，特别适合曲面型腔、悬空薄壁以及变截面等复杂结构制造。

不同于MIG或TIG焊接，直接能量沉积还可以用来作为零件的一种生产方式，先前，英国的核电站增材制造自动化单元就是由库卡承建，耗资1万欧元，占地10米x5米的增材制造单元由通过安装在一个三轴九米龙门的六轴机器人组成，在直径3.5米的转盘上装载着二轴机械手。机器人通过进行“TOPTIG”电弧焊的方式来完成增材制造，系统中将金属线送入焊枪，按照计算机辅助设计模型的路径来焊接材料以创建三维几何形状。从而创造近净形零件，用于制造大型泵和阀的壳体或压力容器，有效降低初始成本和避免昂贵的锻件或铸件，并且有助于避免环境污染问题。

随着直接能量沉积技术的不断发展，下一步，这种技术还将有哪些跨界的表现，创造出怎样的商业前景？3D科学谷将继续保持关注。

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