【第三届世界3D打印大会】颜永年：金属3D打印技术需要和传统工艺相结合

2015年6月3日至6月6日，第三届世界3D打印大会在成都隆重举行。南极熊3D打印网作为3D打印专业的互动媒体平台，到现场为大家从南极熊的视觉来观看了解这次3D打印领域的重大会展会议。下面请看南极熊·第三届世界3D打印大会系列—— 世界3D打印技术产业大会的那人那事，颜永年：金属3D打印技术需要和传统工艺相结合。

颜永年：金属3D打印技术需要和传统工艺相结合

颜永年：非常高兴跟大家分享我们在金属3D打印方面思考的一些问题和获得的一些初步成果。

我报告的题目内容有几个方面：第一、金属3D打印有多少种、常用的是哪些、和我们关系密切的是哪些？第二、金属3D打印从制造科学、材料成型学、制造一个零件的角度来看有什么不足？我们应该认识它的缺点。第三、3D打印需要和传统工艺相结合。

下面介绍四种我们当前在思考或者是试验的内容，主要是激光粉末熔化、激光粉末熔覆、电子束熔覆、电子束熔化。

第一种是SLS。先看一些案例：同轴送粉和偏轴送粉的熔覆，激光从轴心下来，粉末沿着它，粉末呈一个角度作用下来；激光在中间，蓝区是粉末束流，气体在下面，聚焦要聚焦在下面一点。五轴联动机器人的熔覆，可以看到它的灵活性非常好。这是熔覆LCE，做一个稍微复杂一点的叶片，我们也可以简单看一下(PPT)：这是我们公司正在做的叶片的一个共享，这是水平走向和垂直走向的。这是我们做材料性能试验的。这是最近做的一些试验结果。这是设计的一台熔覆机床，主要是为球阀表面的强化，可以做出两米直径的球；这个机床我们生产了一台，销售了一台。还有高铁轮对的熔覆，对高铁轮对的熔覆很有好处。这是对轧辊轴的熔覆。

第二种是SLM。这是它的原理图：SLS是基础烧结的，熔化和烧结其实原理一样只是功率不一样。这是我们公司做的一些案例：冷却流道、为长虹集团做的注塑模、用钛合金材料模仿生物医药应用的东西、批量生产的商业化工业SLM产品以及科教领域推出的多功能SLM设备。为什么要开发多功能?从商业目的来看不是太值得，但是从发展3D打印、帮助教育、科研和培训的角度，我认为多能功能是很有价值的，它可以减少使用者的投资，围绕这个目的开发了一型二型的多功能设备。

第三、四种分别是EBAM和EBSM。现在美国CRK公司EBAM可做到很大的成型量。EBSM的成型箱和电子箱在一起，真空处理很困难。这是我们学校04年做的EBSM，当时应该是比较早的一台。这个体积超大型的是EBAM，打印尺寸可达6m*1.2m。这些为3D打印未来的发展提出了很好的案例，我认为3D打印要用大功率，所以我们要把3D打印的成型量及熔覆量往大功率发展。

下面我谈谈3D打印的技术有什么不足，为什么要跟传统相结合？前面介绍的3D打印都是液固转变，就是凝固，一个熔池变成固态，我们叫液到固的转变。如果液固转变做得好很容易做到平衡冷却和快速细化，不存在偏析，因为锻造大型的东西，偏析是一个很头痛的问题，所以很小的熔池很容易做到断裂极限，使流动极限能大幅度提高。超过铸造、接近锻造很容易，也能做到，但是还有先天不足。它不是一种非凝固的固态到固态的转变，而是液固的转变。

大家看美国一个公司的试验：最后一项很不稳定，前面也不是每一次都达到，这个现象很多搞3D打印的人没有去应对，在高温下重系的结晶，因为是流动状态，必须有大量的技术流动，才能把这个东西加上去，才能使冲击韧性达到要求值；我们不能只看到强度可以了，还要看到属性、冲击的热性，这是3D打印技术上的不足之处。

传统的结合为什么重要？我引用华盛顿邮报的一个报道：“技术创新带来的实际经济收益不会源自那些眩目的想法，而是源自正在趋于成熟的新兴技术与传统技术的巧妙结合”，这句话说得非常清楚，怎么结合呢?我认为是跟锻造、挤压相结合。就如跟德国的格林公司合作，推出用于高档汽车轻量化的熔覆再进行珩磨，并和熔覆挤压结合，固固转变，动态再结晶，就可使产品没有偏析、冲击韧性提高、熔覆提高；再通过挤压提高塑性、韧性，最终获得达标的产品。

我们有一个核电主管道，并且对它进行了很多的模拟试验，也用过粉末成型，虽然目前还未实现，但我认为是可以实现的。用喷头作出的变件成型：这是中间的中间体，再垂直熔覆与挤压相结合，结果试验以后出现很多问题。我昨天就此问题跟GE公司的交流，我认为熔覆锻造需要进一步的发展，对像核锅炉这样几百吨的东西，不可能全部熔覆完了再锻造，因为没有那么大的设备锻造，必须边熔覆边锻造。我们说的单元熔覆锻造需要熔覆和锻造反复进行。这是一个单元一个锻造的示意图，底部的熔覆和锻造相结合(PPT)、桶部熔覆和锻造相结合。我们国家在全世界做的7654工程、700吨钢水、600吨钢锭、500吨铸件、400吨锻件，我们能不能用3D打印技术，把一个核锅炉从四年缩短到一年?这是我们努力的方向。这是锅炉的一些设想图：熔覆头和锻压头结合在一起，这是压机（即刚说的飞机发动机粉末涡轮盘）。（3D打印在线）

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