GE也玩冷噴涂金屬3D打�。弘p機(jī)械臂控制+機(jī)器學(xué)習(xí)，更靈活強(qiáng)大

通過(guò)收購(gòu)德國(guó)Concept Laser、瑞典Arcam兩家知名金屬3D打印公司，以及自行研發(fā)，美國(guó)通用電氣（GE）已近成為了不折不扣的超級(jí)金屬3D打印巨頭，掌握了當(dāng)前最主流的三種金屬3D打印技術(shù) — 粘合劑噴射、激光燒結(jié)和電子束熔融。可你知道嗎？他們其實(shí)還在“偷偷”研究另一種暫時(shí)不算主流但極具潛力的技術(shù) — 冷噴涂。

冷噴涂其實(shí)并不是什么新玩意，而是一種已經(jīng)十分成熟的材料沉積工藝，只不過(guò)一直被用于表面修復(fù)。其原理是用壓縮空氣將材料顆粒加速到4倍音速，然后撞擊目標(biāo)物體，在上面創(chuàng)建出涂層，完成修復(fù)，主要優(yōu)點(diǎn)是速度快，成型致密性好，可噴涂任意厚度，以及可以在任何金屬、玻璃、陶瓷和巖石表面噴涂。

不過(guò)，既然是材料沉積工藝，那就不只能用于修復(fù)，也能用于制造，區(qū)別僅僅是厚度的不同。于是近年來(lái)，冷噴涂很自然地成為了3D打印界的新寵，而基于它的金屬3D打印機(jī)也已經(jīng)出現(xiàn)，比如南極熊不久前剛剛報(bào)道過(guò)的澳洲SPEE3D公司的LightSPEE3D（下圖）、Titomic公司的Kinetic Fusion，以及這次要為您介紹的GE正在開(kāi)發(fā)中的設(shè)備。

三家公司的冷噴涂金屬3D打印機(jī)很相似，都采用了機(jī)械臂，所以十分靈活，成型尺寸也很大。但GE的要更優(yōu)秀一些，因?yàn)樗�有兩條機(jī)械臂（2017年10月升級(jí)的），一條負(fù)責(zé)“抓住”并控制構(gòu)建板（和上面的打印件），另一條負(fù)責(zé)冷噴涂，更靈活（有12個(gè)自由度）。

另外，它還安裝了先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件，能通過(guò)分析每次的打印設(shè)置實(shí)現(xiàn)自我進(jìn)化。正如開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者，GE科學(xué)家Joe Vinciquerra所言：“設(shè)想一下每年繪制相同的圖像4萬(wàn)次。即便由機(jī)器來(lái)做，也不能確保每張都一樣，一定有一些更好。但我們可以從這些微小的差異中學(xué)習(xí)。通過(guò)實(shí)時(shí)應(yīng)用這些變化，每幅新作品的質(zhì)量就能提高�！�

截至目前，GE已經(jīng)成功利用這臺(tái)雙機(jī)械臂冷噴涂金屬3D打印機(jī)做到了一些事情，比如打印出了噴射引擎的螺旋槳葉。而未來(lái)，他們必定會(huì)用它實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用。就讓我們拭目以待吧！

值得一提的是，我國(guó)也已經(jīng)展開(kāi)了冷噴涂3D打印方面的研究 — 2016年，浙江工業(yè)大學(xué)的姚建華教授提出了“基于超音速激光沉積的金屬增材制造（3D打�。┘夹g(shù)基礎(chǔ)研究”，將目光瞄準(zhǔn)了“超音速冷噴涂＋激光”這種新型的3D打印技術(shù)。


據(jù)姚建華教授介紹，高端裝備制造國(guó)家未來(lái)發(fā)展的重要方向，但目前在這方面，我國(guó)仍存在著基礎(chǔ)研究薄弱、先進(jìn)制造手段缺乏、制造過(guò)程能耗大等問(wèn)題。這些嚴(yán)重制約了該行業(yè)的發(fā)展。3D打印雖然可以被視為實(shí)現(xiàn)突破的關(guān)鍵因素，但也存在著效率低、成本高及質(zhì)量難以控制三大問(wèn)題，成為現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸。于是為加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研用”，他看中了超音速冷噴涂技術(shù)，提出了將其與激光熔覆相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)的新方法。這種方法具有沉積效率高、溫度低、成本低、性能高等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具潛力的新型金屬3D打印技術(shù)。

“就以汽輪機(jī)葉片為例，這項(xiàng)技術(shù)可以讓它的防水蝕能力提高許多。防水蝕性能強(qiáng)的汽輪機(jī)葉片在國(guó)際市場(chǎng)上單價(jià)高達(dá)2-3萬(wàn)歐元，相當(dāng)于一臺(tái)奧迪車(chē)，而國(guó)內(nèi)一個(gè)百萬(wàn)發(fā)電機(jī)組里面就需要用到1000多個(gè)這樣的葉片。而且隨著使用時(shí)間的增加，葉片的迎風(fēng)部位會(huì)出現(xiàn)破損，必須進(jìn)行維修或更換，”姚建華表示，“但采用這種新型3D打印技術(shù)，情況就能得到根本改觀 — 它既可以修復(fù)葉片，又能降低成本，還能從零開(kāi)始制造出一個(gè)新的。而在制造過(guò)程中，除了運(yùn)用激光表面強(qiáng)化外，它還能在關(guān)鍵部位用更強(qiáng)的材料進(jìn)行一體化打印，極大提升葉片的使用壽命。我們預(yù)計(jì)，這種新技術(shù)的效率和性能比目前單一的激光3D打印至少提高數(shù)倍，同時(shí)成本更低。

姚建華團(tuán)隊(duì)將不斷推動(dòng)科研成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，用科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)浙江省經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)，為浙江乃至全國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

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編譯自 3DPRINTING INDUSTRY