2020年中國多家金屬3D打印粉末廠商出貨將達(dá)100噸以上

2020年8月20日-21日，中國增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展蕪湖（繁昌）高峰論壇暨2020年中國增材制造產(chǎn)業(yè)年會在安徽蕪湖市舉行，此次年會由工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心、安徽省經(jīng)濟(jì)和信息化廳、蕪湖市人民政府指導(dǎo)，中國增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦，繁昌縣人民政府協(xié)辦，南極熊作為支持媒體對本次會議進(jìn)行了直播。

在“產(chǎn)業(yè)化推廣論壇”上，中航邁特粉冶科技（北京）有限公司副總經(jīng)理張國軍主持了本次高端對話。下面是現(xiàn)場文字速記。
△視頻：中國增材制造產(chǎn)業(yè)化推廣論壇高端對話

主持人：中航邁特粉冶科技（北京）有限公司副總經(jīng)理張國軍
嘉賓：

• 江蘇威拉里新材料科技有限公司常務(wù)副總經(jīng)理許榮玉先生
• 安徽工程大學(xué)教授黃仲佳先生
• 中科院金屬研究所副教授楊柏俊先生
• 安徽中體新材料有限公司總經(jīng)理沈?qū)毾橄壬?br />

張國軍：來自于中航邁特粉冶科技（北京）有限公司，總部位于北京市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，公司下設(shè)河北廊坊、江蘇徐州兩個生產(chǎn)基地，同時設(shè)有深圳、香港兩個全資子公司。公司主要以液態(tài)金屬霧化—快速制造技術(shù)為核心，開展增材制造金屬粉末材料、5G新材料及智能粉冶裝備等業(yè)務(wù)，致力于航空航天、數(shù)字醫(yī)療、汽車模具等增材制造材料的研發(fā)制造，主要服務(wù)國防軍工和國家重大工程建設(shè)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。

當(dāng)今航空航天、汽車制造、模具應(yīng)用的快速發(fā)展，也給增材制造技術(shù)帶來前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，增材制造是國家制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要方向，國家也將增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升到國家的戰(zhàn)略層面。技術(shù)創(chuàng)新的層面，材料先行，那材料是3D打印的基礎(chǔ)和核心，決定3D打印技術(shù)的未來和應(yīng)用。

如何促進(jìn)金屬3D打印材料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展？

金屬3D打印材料行業(yè)的發(fā)展，需要解決的問題包括：

適合3D打印材料的牌號還較少、微結(jié)構(gòu)—性能的本構(gòu)關(guān)系的認(rèn)知、成分-組織-性能協(xié)同優(yōu)化及數(shù)據(jù)積累、熱處理強(qiáng)化機(jī)理等；

原材料自主可控發(fā)展、工藝過程及質(zhì)量一致性控制、工程化生產(chǎn)中合格率、生產(chǎn)效率、批次穩(wěn)定性和可靠性，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制（質(zhì)量控制、驗收、考核標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）。

請幾位嘉賓分別發(fā)表各自看法和促進(jìn)增材制造材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議。

3D打印金屬材料牌號要有自己的體系
因為增材制造設(shè)計的材料現(xiàn)在主要還是沿用以前的鍛件牌號，增材制造的工藝特點決定冷速快、組織和鍛件有區(qū)別�，F(xiàn)有的材料體系和增材制造的工藝匹配性是不高的，對于高校和企業(yè)來說它的主要問題應(yīng)該是研發(fā)出適合增材制造工藝技術(shù)的獨(dú)有材料體系或者牌號。

不同行業(yè)需求，定制不同的3D打印金屬材料
許榮玉：我結(jié)合威拉里的情況說一說�，F(xiàn)在增材制造在國內(nèi)已經(jīng)發(fā)展得非常好，從業(yè)人員也很多了，發(fā)展勢頭和市場增速都非常快。我們主要是從應(yīng)用端出發(fā)，以應(yīng)用的需求來引導(dǎo)公司的產(chǎn)品開發(fā)。各行各業(yè)在材料使用過程中的訴求都不一樣，比如模具更要求物料接觸面的性能，航空航天關(guān)注高溫力學(xué)性能和內(nèi)部缺陷，醫(yī)療行業(yè)在意生物相容性等。我們針對具體的應(yīng)用需求和工藝要求，開發(fā)特定專屬的的牌號，也有根據(jù)使用情況對現(xiàn)有的成分進(jìn)行調(diào)制，到目前為止已經(jīng)有十多款新材料。

另外我們也在高性能材料體系的研發(fā)上做一些探索。舉個例子，我們和上交一起做的陶瓷鋁合金粉末材料，在商飛等領(lǐng)域已經(jīng)有了應(yīng)用，強(qiáng)度可以做到530MPa以上，并且可以針對不同的力學(xué)性能、不同的模量需求，可以進(jìn)行設(shè)計定制。但是這些工作還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有很大的空間需要做。威拉里新材料是徐礦公司投資組建的公司，母公司徐礦集團(tuán)是國內(nèi)大型的能源集團(tuán)公司，公司下轄的很多煤礦的井下條件都各有不同，比如巖層、瓦斯、酸堿度等，各個工況都會對材料都會有專門的性能需求，類似這樣的需求案例還有很多，威拉里也希望各位能和我們一起投入到新材料開發(fā)的工作中來。

技術(shù)改進(jìn)降低材料成本
沈?qū)毾椋?/strong>我們安徽中體新材料有限公司總部在加拿大，技術(shù)是從加拿大引進(jìn)過來的，我們的宗旨就是通過技術(shù)改進(jìn)從而降低材料成本。3D打印技術(shù)最原始是在材料，如果材料成本很高，無形就制約3D打印行業(yè)的發(fā)展。所以我們所做的事情，所做的研發(fā)在能保證材料質(zhì)量和各方面性能的基礎(chǔ)上，盡最大程度降低材料成本。在降低成本的同時，不斷拓展開發(fā)應(yīng)用市場。

應(yīng)用取決于哪里？我個人認(rèn)為是設(shè)計方面，就像安世亞太從最開始的設(shè)計方面能了解到材料的成本可以很低，同時在打印的設(shè)備和服務(wù)方面盡最大程度降低成本，如果能達(dá)成不僅航空航天、汽車、醫(yī)療行業(yè)，而是在一些民用的比如家電，散熱器各方面的器件等等都可以應(yīng)用到金屬材料。那時我們討論的問題就不是材料的性能怎么樣提升，而是怎么樣更快速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，如果到那一步在座的同仁才能活得更好、走得更遠(yuǎn)。

應(yīng)用端太缺3D打印材料
我對材料這塊的了解主要是從市場，因為我自己是應(yīng)用端，比如我想做高速鋼零部件的打印，但是找不到能打印的材料，不知道在座的各位有沒有能打印的高速鋼？有沒有這個系列？從應(yīng)用端的角度來看，金屬材料目前能打印的品種還是非常缺，目前能打印的還是很少。

剛才講成本問題，成本現(xiàn)在也是一個問題，但是我覺得成本是個事，以后肯定不是事，我們可以想計算機(jī)的發(fā)展情況，十年前一臺計算機(jī)六千塊錢我們覺得很貴，到現(xiàn)在計算機(jī)還是六千塊錢，很多新的事物發(fā)展都遵循這個規(guī)律，所以成本需要一定時間沉淀。但是應(yīng)用端比如現(xiàn)在對材料需求，據(jù)我在市場上看到的遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到空缺，很多地方是買不到材料的。這是我從應(yīng)用端感受的。

3D打印行業(yè)如何抱團(tuán)取暖？

張國軍：感謝幾位嘉賓發(fā)表的看法，實際上3D打印的材料是非�；�礎(chǔ)也是非常重要的一環(huán)，我們作為粉末材料企業(yè)深有感觸，通過產(chǎn)學(xué)研用高效結(jié)合一直是促進(jìn)增材制造材料、工藝非常重要的，我們在材料、性能、工藝優(yōu)化乃至于數(shù)據(jù)積累都是非常有利于助推增材技術(shù)的發(fā)展，我們產(chǎn)業(yè)界最高興的是把產(chǎn)品性能提升的同時批量化生產(chǎn)，才能提高我們在國內(nèi)市場的占有量，同時和國外的材料商在性能上進(jìn)行配對比，批量生產(chǎn)出高品質(zhì)、高性能、低成本的3D打印金屬粉末材料。

3D打印是一個大的產(chǎn)業(yè)鏈條，涉及材料、裝備、工藝、服務(wù)等產(chǎn)業(yè)模塊，近些年國內(nèi)也涌現(xiàn)了一批優(yōu)秀的增材制造企業(yè)，隨著增材制造技術(shù)的不斷發(fā)展，供給不斷增強(qiáng)，生產(chǎn)效率獲得大幅提升，成本進(jìn)一步下降，批量制造已經(jīng)成為必然趨勢，規(guī)�；瘧�(yīng)用也看到了，五十臺上百臺規(guī)模化的3D打印企業(yè)。

在增材制造發(fā)展過程中，產(chǎn)業(yè)端也會面臨很多問題，比如創(chuàng)新問題，核心競爭力的問題、品控問題、產(chǎn)能問題，還有利潤、資金等等問題，都是發(fā)展過程中的痛點。針對于這些痛點，再加上現(xiàn)在國際形勢的瞬息萬變，還有在國家層要求的國產(chǎn)化的替代，從材料、裝備、工藝、服務(wù)最后打印真正國產(chǎn)零件。

所以針對現(xiàn)在大的環(huán)境，再加上3D打印這幾年的發(fā)展，通過我國的增材制造現(xiàn)狀，我們怎么才能更好地把增材制造材料、裝備、工藝、服務(wù)做到良性發(fā)展的同時做到較好的生態(tài)構(gòu)建，怎么樣進(jìn)行抱團(tuán)取暖？希望幾位嘉賓在這幾個方面給出看法和意見。

優(yōu)勢互補(bǔ)、產(chǎn)學(xué)研用
最近增材制造產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)很多優(yōu)秀企業(yè)，包括國內(nèi)的，但是現(xiàn)在各家企業(yè)有各自優(yōu)勢。我覺得如果想把這個行業(yè)做大，首先合作達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)，另外要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用（合作）或者整套標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè)，這需要政府引導(dǎo)，把國內(nèi)的優(yōu)勢企業(yè)集中起來，拓展應(yīng)用范圍，因為現(xiàn)在增材制造的應(yīng)用范圍還是集中在航空航天和醫(yī)療，說是很大，但它還是很窄的，如果想拓展這個應(yīng)用范圍，增材制造這個技術(shù)需要有些原創(chuàng)的驅(qū)動力，這個原創(chuàng)可能要結(jié)合增材制造的特點，這個特點怎么拓展新的方向，讓大眾能接受增材制造，那我想增材制造以后會發(fā)展的越來越好。

許榮玉：怎么樣讓國內(nèi)3D打印環(huán)境更加健康地發(fā)展？我覺得還是要把事情做扎實，不要著急。今年在疫情影響下，但是市場應(yīng)用是有比較大的爆發(fā)。在這種情況下，我們要能做一些取舍甚至做一些減法，把原來可以用于生產(chǎn)多賺錢的設(shè)備留一臺出來做研發(fā)，做材料體系的研發(fā)。但是光靠企業(yè)來做，我們的研發(fā)人員最多也就是幾十個人，會自己側(cè)重點，很難做到面面俱到。 如果在材料體系的研發(fā)方面，高校、科研院所能夠和企業(yè)更好地結(jié)合把國內(nèi)市場的大循環(huán)利用起來，利用大循環(huán)讓大家真正有機(jī)結(jié)合在一起，不會盲目、重復(fù)的投入，結(jié)合應(yīng)用點把產(chǎn)學(xué)研用這一塊做起來，這樣我想對行業(yè)的健康發(fā)展有些幫助。

設(shè)計先行，民用化可以大力促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化
沈?qū)毾椋寒a(chǎn)業(yè)化發(fā)展的前端是在應(yīng)用設(shè)計方面，我看到很多在歐洲和美國他們的設(shè)計公司設(shè)計能力非常強(qiáng)，在民用方面?zhèn)鹘y(tǒng)行業(yè)中它的設(shè)計思維和可利用的領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們想象，所以我是希望在中國看到更多的非常優(yōu)秀的設(shè)計公司，能從應(yīng)用端大家能接觸的行業(yè)中能使用3D打印增材制造的技術(shù)，只有這樣我們的材料、設(shè)備、打印服務(wù)，從根本上促進(jìn)一個產(chǎn)業(yè)鏈的方方面面發(fā)展。
所以要把產(chǎn)業(yè)鏈做大做強(qiáng)，第一步先從設(shè)計開始，包括在行業(yè)內(nèi)的人也是無論是做行業(yè)還是做設(shè)備還是做打印服務(wù)，首先要讓設(shè)計公司了解到我們的潛力是什么。比如在民用行業(yè)對成本要求非常高，我們能把成本降到什么樣的地步？設(shè)計公司了解到之后他們再設(shè)計出來很好的產(chǎn)品之后，考慮一下這個是可行還是不可行？大家能不能用？如果天馬行空地設(shè)計之后，成本一看與航空航天差不多，那民用想都不用想。所以設(shè)備、打印、材料、設(shè)計多方面降低成本，從而民用化，民用化就是產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。

3D打印設(shè)備和材料要充分結(jié)合
我們現(xiàn)在大概分成4個環(huán)節(jié)，一個是設(shè)備、軟件、服務(wù)，服務(wù)是很重要的環(huán)節(jié)，但是我們再往后看，我覺得以后在3D能走出來的一個是設(shè)備一個是材料，我不知道在座有沒有往前看的眼光，因為我在材料領(lǐng)域做了很多年，我們不管是從傳統(tǒng)的焊接還是鍛造，鍛造可能對設(shè)備或者材料都是比較重要的環(huán)節(jié)，比如焊材，做好的焊材的材料并不是做焊接服務(wù)的人，而是做材料的人，做設(shè)備的人。3D打印以后肯定也是往這個方向發(fā)展，誰做設(shè)備做的好，誰做材料做的好，才能在這個行業(yè)做在前端，做服務(wù)是不可能的，在安徽能做，我在北京也能做，做不到影響力。從這個角度來看，我覺得我們做材料可能需要和做設(shè)備的人聯(lián)合起來，怎么配合？這是很大的環(huán)節(jié)。

多材料金屬3D打印可行嗎？

觀眾提問：您好，我是來自無錫的，現(xiàn)在是在蕪湖太湖學(xué)院自動化系，我本人是繁昌人，繁昌3D打印前段時間我說我去看一看，看了以后感覺很震驚，所以希望能夠校企合作以后，主要是以培養(yǎng)學(xué)生為主，我把自動化的學(xué)生放到企業(yè)界實習(xí)，因為自動化的學(xué)生不斷面對3D打印，還對無人機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等等。

我就思考一個問題，因為今天是增材制造與產(chǎn)業(yè)化推廣，3D打印是個性化產(chǎn)品，個性化產(chǎn)品如果走進(jìn)民用，從航空、汽車走進(jìn)民用，我本人以前是搞電機(jī)的。我一直在想電機(jī)研發(fā)過程很多要開模具的，在電子轉(zhuǎn)子有鋼材、有銅，3D打印能不能在這方面進(jìn)行多種材料的打印？研發(fā)的時候打印轉(zhuǎn)子。因為3D打印個性化怎樣進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣，讓產(chǎn)值上去。以前高校以SCI論文為王，我個人認(rèn)為我們國家資金不能僅僅是以SCI，而應(yīng)該以解決企業(yè)的真正問題（為王），跟企業(yè)溝通，把經(jīng)費(fèi)真正用于企業(yè)技術(shù)難點上，考核高校應(yīng)該以這個方面來考核，國家那么多的資金投出去，只發(fā)表SCI論文我覺得是不應(yīng)該的，這是我作為繁昌人為政府把3D打印做成這樣感覺很高興，同時我們怎么樣產(chǎn)業(yè)化？怎么把市場做起來？和材料有很大關(guān)系，和設(shè)備也有很大關(guān)系，和市場也有很大關(guān)系。

我就想問一下，我們的3D打印能不能多種材料打�。窟@樣民用市場會很大。謝謝。

許榮玉：我回答一下您的問題，您剛才提到的問題更多是工藝實現(xiàn)方面的問題，據(jù)我了解目前在送粉方面，國內(nèi)的裝備和工藝，其實已經(jīng)有很好的解決辦法，鋪粉方面在西工大、華南理工也有一些嘗試。至于你說的多材料我和中國礦業(yè)大學(xué)也做過這方面的研發(fā)，是一些包覆材料，還是比較基礎(chǔ)的研究。在我們這個新興的行業(yè)，研發(fā)工作需要項目的支持，或者學(xué)校和企業(yè)之間聯(lián)合來做會更加高效的推動。

國產(chǎn)的合金粉末材料為什么不過關(guān)？

觀眾提問：各位老師，各位專家，我是1997年接觸激光的，我們國家的合金粉末到底為什么不過關(guān)？一直到現(xiàn)在不敢用，包括高溫鈦合金、鋁合金不敢用，性能不過關(guān)，我們有什么好的方法？是什么原因？

嘉賓回答：

實際現(xiàn)在合金粉末的制備涉及到很多東西，首先就是原材料。最開始你要選礦，雜質(zhì)的控制，我們買來的原材料和國外的提純技術(shù)差距就很明顯，這是制約行業(yè)的痛點。我們現(xiàn)在的母合金原料，如果我們選擇國產(chǎn)，那和國外的提純技術(shù)有一定的差距，我們做出來的合金粉末流動性或者外觀這些和國外是沒有差別的，但實際用激光燒結(jié)或者打印的時候就發(fā)現(xiàn)和國外的差距。

從合金粉末的制備工藝或者設(shè)備來講這個差別是不大的，因為現(xiàn)在大部分引進(jìn)的應(yīng)該是氣霧化或者電極技術(shù)，有國外的產(chǎn)品也有國產(chǎn)設(shè)備，從裝備和工藝來講粉末生產(chǎn)的企業(yè)是可以達(dá)到國際同類水平的，但是制約我們的是原材料的問題。如果我們用國外的材料，成本也是限制企業(yè)發(fā)展。

沈?qū)毾椋?/strong>為什么會覺得國外的粉比較好？個人覺得首先目前3D打印一般是用粉末床工藝，首先都是從國外的設(shè)備開始，原先設(shè)計都是以國外的標(biāo)準(zhǔn)為核心，比如SLM solutions還是EOS，首先在粉末上面我們用慣了他們的參數(shù)，隨著國內(nèi)的技術(shù)發(fā)展、制粉設(shè)備和制粉工藝以及一致性和質(zhì)量提升，和國外相比已經(jīng)不是那么明顯，相差沒有那么大，國外傳統(tǒng)的粉末供應(yīng)商質(zhì)量好毋庸置疑，但是比如我們以鋁合金為例，你說他們比我們好嗎？真不見得，無論是流動性也好還是氧含量也好不比它差，而且價格還比它便宜。主要就是我覺得傳統(tǒng)認(rèn)為國外的好，因為是用他們的設(shè)備，對粉末和參數(shù)設(shè)定會有一定的保護(hù)，高強(qiáng)鋁，空客有的發(fā)明專利，但很多國內(nèi)做粉廠家在模仿或者接近，有很多家在做高強(qiáng)鋁，這也是國內(nèi)相關(guān)同仁在努力的方向，當(dāng)然做這個粉不難，難的是把它做得更好，而且還是不侵權(quán)它的專利，這是核心。

許榮玉：臺上很多做粉末的企業(yè)年齡最大的也就五六歲，國外的這些企業(yè)大部分都是成年了。做粉末和做其他行業(yè)一樣需要有應(yīng)用數(shù)據(jù)反饋，來進(jìn)行提升、升級和迭代。前幾年都處于成長發(fā)展階段，但是從2018年以來，金屬粉末的用量有很大的增長，今年我們這幾家應(yīng)該都差不多出貨量達(dá)到在百噸以上，粉末越穩(wěn)定使用的客戶越多，反饋的數(shù)據(jù)越多，金屬粉末材料快速迭代，現(xiàn)在已經(jīng)非常穩(wěn)定，已經(jīng)能和進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)粉末相媲美，在一些單品上還有領(lǐng)先。除了材料體系的研發(fā)，還有制粉裝備的自動化，現(xiàn)在有很多制粉裝備是依靠經(jīng)驗積累數(shù)據(jù)，通過管理控制，如果在裝備能有些自動化的東西，減少人為因素的影響，這樣減少操作人員的技術(shù)依賴和經(jīng)驗依賴，粉末品質(zhì)也會更加穩(wěn)定。至于高強(qiáng)鋁，一會兒下來跟你們聊聊我們的陶瓷鋁，這個強(qiáng)度也是很大的。



張國軍：我們材料的同仁，心里是有底氣的，國內(nèi)的材料企業(yè)，可以說做的高溫合金、鈦合金、模具鋼、鋁合金等合金粉末材料完全可以達(dá)到使用要求了。我再從三個維度來說一下。
第一個我覺得是增材制造行業(yè)規(guī)則。因為中國的增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展之初大部分是國外進(jìn)口打印機(jī)，要求匹配國外進(jìn)口粉末，所以當(dāng)時國內(nèi)金屬粉末材料應(yīng)用還比較有限。
第二個維度是成本和核心裝備。剛才說我們母合金熔煉的核心裝備主要集中在國內(nèi)的大院大所和鋼鐵企業(yè)，生產(chǎn)的母合金質(zhì)量尚可，但是價格偏高，導(dǎo)致國內(nèi)的粉末制造商生產(chǎn)粉末的成本較高。
第三個層面是國內(nèi)大型打印裝備快速發(fā)展，國產(chǎn)的3D打印機(jī)應(yīng)用快速發(fā)展，國內(nèi)也涌現(xiàn)出2-3家打印裝備媲美國際，這個時候材料商和國產(chǎn)設(shè)備商進(jìn)行良好的互補(bǔ)合作，研發(fā)更寬工藝窗口的合金粉末材料，才能得到批量應(yīng)用，再加上這幾年的市場需求量的提升，我們這幾年金粉粉末材料出貨量連年攀升，國產(chǎn)材料有信心，將來用國產(chǎn)材料、國產(chǎn)裝備打印出真正的國產(chǎn)零部件指日可待。
現(xiàn)在整個增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨向于綜合解決方案的提供和解決，拿高溫合金來講，通過這幾年和軍工和配套單位的配合，從使用不同工況、不同環(huán)境下要求高溫性能，通過材料成分設(shè)計-粉末開發(fā)-打印驗證-性能評價一整套研發(fā)生產(chǎn)測試體系，目前中航邁特已經(jīng)開發(fā)出幾十種成熟的適用于3D打印合金粉末材料，每一種材料都包含推薦的打印工藝參數(shù)包、后處理工藝參數(shù)包以及常溫高溫性能數(shù)據(jù)等。