SLM Solutions 馬建立：選區(qū)激光熔化技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程

2020年8月20日-21日，中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展蕪湖（繁昌）高峰論壇暨2020年中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)年會(huì)在安徽蕪湖市舉行，此次年會(huì)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(guó)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(duì)本次會(huì)議進(jìn)行了直播。

△德國(guó)SLM Solutions亞太區(qū)總經(jīng)理馬建立先生

在“中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展蕪湖（繁昌）高峰論壇”上，德國(guó)SLM Solutions亞太區(qū)總經(jīng)理馬建立先生發(fā)表主題演講，題目是《滿足高質(zhì)批量生產(chǎn)的選區(qū)激光熔化技術(shù)》，以下是本場(chǎng)演講的現(xiàn)場(chǎng)速記，經(jīng)大會(huì)組委會(huì)授權(quán)發(fā)布。

△視頻：馬建立演講《滿足高質(zhì)批量生產(chǎn)的選區(qū)激光熔化技術(shù)》

馬建立：很榮幸能夠參加這樣的活動(dòng)，在今天也聽(tīng)到了非常多的行業(yè)同仁分享了非常深入的增材制造方面的研究，今天我和大家分享的主題是針對(duì)我們公司的主流技術(shù)選區(qū)激光熔化技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程。因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)相對(duì)于其他的材料工藝來(lái)講還是比較年輕的，但是目前很多人都在說(shuō)我們處于什么樣的階段 ，什么時(shí)候可以真正看到大批量的生產(chǎn)，現(xiàn)在市場(chǎng)的容量到底會(huì)有多大？我以一家德國(guó)企業(yè)的視角和大家分享我們?cè)谶@個(gè)階段的觀點(diǎn)和進(jìn)展。

對(duì)于增材制造的市場(chǎng)潛力，有各種各樣的渠道可以看到各個(gè)不同的調(diào)研機(jī)構(gòu)對(duì)這個(gè)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)，我在屏幕左邊采用的是來(lái)自Wohlers  Associates 2020年的版本。2009年開(kāi)始我們可以看到一些工業(yè)化的應(yīng)用，過(guò)去十年一直保持高速的增長(zhǎng)，尤其過(guò)去四年平均增長(zhǎng)率將近25%，而且在未來(lái)它還有大幅增長(zhǎng)的趨勢(shì)。他們預(yù)計(jì)從2019-2020年整個(gè)增材市場(chǎng)的產(chǎn)值會(huì)達(dá)到1175億美金，換算到2019年的產(chǎn)值正好是10倍，十年有10倍的增長(zhǎng)率，年化平均增長(zhǎng)率大概在25%左右。這個(gè)10倍的增長(zhǎng)從哪里來(lái)？除了我們剛剛看到的航空航天一些高附加值、但是保密度極高或者科技含量極高的應(yīng)用領(lǐng)域之外，它還有很多的機(jī)會(huì)可以進(jìn)入到平常百姓家，進(jìn)入到日常的產(chǎn)品包括汽車(chē)行業(yè)，常規(guī)的機(jī)械部件也會(huì)用到。所以我這邊舉了鑄造行業(yè)的例子，大家知道全球鑄造市場(chǎng)的規(guī)模大概在1240億，中國(guó)大概在5千萬(wàn)噸的規(guī)模，大概占到全球總量的48-52%，這已是全球非常大的載體。
在1240億美金當(dāng)中以鋁合金為例，如果我們?cè)阡X合金的壓鑄市場(chǎng)當(dāng)中增材制造能夠占到二十分之一的比例它也有將近100億的市場(chǎng)。所以我們并不是要取代所有的傳統(tǒng)工藝，我們只是大量的現(xiàn)代化體系當(dāng)中找到適合增材制造技術(shù)發(fā)展的區(qū)間，就得以容納非常大的市場(chǎng)份額，同時(shí)也得到很好的回報(bào)。周一我剛收到德國(guó)寶馬公司允許我們對(duì)外分享的消息，他們剛剛把選區(qū)激光熔化技術(shù)的生產(chǎn)體系的認(rèn)證和質(zhì)量體系的認(rèn)證全系列的認(rèn)證和檢測(cè)以及公司內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)全部完成，并正式發(fā)布白皮書(shū)。從他們的報(bào)告中可以看到，工業(yè)化增材制造已經(jīng)走入現(xiàn)實(shí)，我們演算了一下，如果我們?cè)谛�率和成本或者最終的制件成本能夠降到現(xiàn)在的一半，在寶馬公司可以找到比現(xiàn)在空間容量大近十倍的空間去做增材制造技術(shù)的推進(jìn)，所以市場(chǎng)潛力我想大家還是要保持非常大的信心。

△金屬增材制造漸成主流：大量成熟工業(yè)客戶已經(jīng)深度參與增材產(chǎn)業(yè)鏈

同時(shí)金屬增材現(xiàn)在逐步成為主流，而不再是非常細(xì)分非常小的行業(yè)，在這個(gè)圖片中，我也收集了大量全球化的工業(yè)客戶，都是我們?cè)诠�業(yè)制造領(lǐng)域經(jīng)常會(huì)遇到的客戶，不管是從原材料，到設(shè)備的提供商，包括一些專(zhuān)業(yè)的打印服務(wù)中心以及最終用戶，其實(shí)都已經(jīng)在非常大踏步地投入到增材制造產(chǎn)業(yè)中。比如這些行業(yè)非常資深的增材制造的打印服務(wù)商他們也是在不斷加大這方面的投入。對(duì)于最終用戶來(lái)講這都是大家非常熟悉的一些客戶或者工業(yè)伙伴，從一些行業(yè)媒體，大家在日常交流中也可以找到更詳細(xì)的例子，在這里不多說(shuō)。值得一提的是增材制造作為數(shù)字化制造的典型代表，在工業(yè)軟件方面擁抱這個(gè)技術(shù)擁抱得非常深入。

△金屬3D打印的工業(yè)化進(jìn)程

金屬增材工業(yè)化進(jìn)程大概處在什么樣的階段？這兩天我和很多同行聊的時(shí)候都會(huì)討論非常多的話題，我們把增材分為三個(gè)階段：
第一個(gè)階段研發(fā)以及樣件的試制，對(duì)于賣(mài)在國(guó)內(nèi)的機(jī)器包括很多的用戶來(lái)講更多的理解是我要去了解增材制造技術(shù)，我了解這是一個(gè)什么樣的東西，適當(dāng)探索它的潛力，形成基本認(rèn)知，大部分外國(guó)品牌賣(mài)到中國(guó)機(jī)器當(dāng)中一直到今天為止還有30-40%的用戶處于這樣的階段。對(duì)于我們來(lái)講，更多換專(zhuān)注于研發(fā)、學(xué)術(shù)研究以及技術(shù)路線的探索，同時(shí)在過(guò)程中去積累比較好的技術(shù)儲(chǔ)備。
但是更多的用戶現(xiàn)在處于什么樣的階段？我們叫為轉(zhuǎn)型階段，小批量的生產(chǎn)，也就是階段二，這個(gè)時(shí)候我們也可以看到很多例子，我們要進(jìn)行驗(yàn)證論證，商飛的張總也提到做了很多嘗試，但是真正在飛機(jī)上還沒(méi)有開(kāi)始，這就是第二階段正在做的事情，我們要做很多零件的研發(fā)或者預(yù)研的同時(shí)進(jìn)入生產(chǎn)和驗(yàn)證準(zhǔn)備工作。對(duì)于設(shè)備廠商來(lái)講除了告訴什么是增材制造之外，我們還要提高設(shè)備的質(zhì)量，同時(shí)大幅度提高生產(chǎn)效率，因?yàn)橹挥羞@樣才能看到增材進(jìn)一步落入更多的產(chǎn)業(yè)中。從全球分布來(lái)講，尤其是歐洲、美國(guó)以及亞洲的新加坡、日本這方面相對(duì)保守一點(diǎn)，基本上70%的用戶已經(jīng)進(jìn)入第二階段，甚至其中會(huì)有30%也就是總體的20%逐步進(jìn)入第三階段的過(guò)程。至于我們所在的行業(yè)或者所在的項(xiàng)目處于階段一、階段二還是階段三，我覺(jué)得大家可以自己去歸類(lèi)，對(duì)于每個(gè)階段來(lái)講有些不同的理解。  


簡(jiǎn)要介紹SLM Solutions，我們是金屬增材技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)者，從2000年開(kāi)始開(kāi)發(fā)選區(qū)激光技術(shù)設(shè)備，目前提供多種造型尺寸的設(shè)備并提供最多4激光的配置。行業(yè)之類(lèi)引領(lǐng)很多技術(shù)路線的推進(jìn)，比如多激光技術(shù)在2001年就推出雙激光的280設(shè)備，這在行業(yè)是非常早的，在2013年我們就推出四激光的設(shè)備，非常好的是現(xiàn)在我看到同行都討論多激光，和兩三年前大家對(duì)多激光的各種擔(dān)心相比有非常大的進(jìn)步，這個(gè)多激光路線是非常確定的，我們公司已經(jīng)非常早地去積累的這樣的經(jīng)驗(yàn)。目前，我們?nèi)�球�?00多臺(tái)機(jī)器的裝機(jī)量，大概有一千多支激光在世界各個(gè)區(qū)域在生產(chǎn)，同時(shí)我們有超過(guò)50項(xiàng)非常核心的技術(shù)專(zhuān)利，也是這些專(zhuān)利驅(qū)動(dòng)了我們這家公司從MCP順利更改為SLM  Solutions的名字。所應(yīng)用的行業(yè)除了國(guó)內(nèi)非常熟悉的航空航天之外，在汽車(chē)、醫(yī)療、能源以及開(kāi)放式的打印服務(wù)都已經(jīng)像星星之火、可以燎原，在很多行業(yè)有非常多的好的應(yīng)用案例。我分享一點(diǎn)我感觸非常深的大家都不會(huì)把自己第一手的科研成果第一時(shí)間展示給行業(yè)，所以當(dāng)我們看到很多行業(yè)非常好的案例都要往前推4-6年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)樗麄兇_實(shí)需要這么長(zhǎng)的時(shí)間儲(chǔ)備這個(gè)技術(shù)研發(fā)同時(shí)形成產(chǎn)品，到真正形成量產(chǎn)到形成壁壘才愿意去分享，這也是我們判定我們處于什么樣階段的標(biāo)準(zhǔn)，如果我們看到同行的產(chǎn)品開(kāi)始啟動(dòng)我們這個(gè)想法，我們需要知道六年以前同行已經(jīng)開(kāi)始這個(gè)方面的研究。

△SLM Solutions 的3D打印發(fā)展之路

我們最早的時(shí)候做快速原型是從70年代就開(kāi)始，但是這個(gè)技術(shù)真正萌芽期大概在2000年左右，1998到2002年我們叫SLM這個(gè)技術(shù)的萌芽期，這位老先生70多歲，他告訴我當(dāng)時(shí)做出來(lái)第一臺(tái)可以用激光器去加工實(shí)體的方式時(shí)，它加工一立方厘米的小塊，最開(kāi)始的時(shí)候他打了兩三天，非常慢，幾乎沒(méi)有工業(yè)價(jià)值。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，到后面大功率激光器的引入，不斷發(fā)展的激光技術(shù)也快速應(yīng)用到這個(gè)行業(yè)，所以在2006年，2007年已經(jīng)開(kāi)始使用400瓦的激光器，也是行業(yè)內(nèi)第一家開(kāi)始進(jìn)行鋁合金和鈦合金的3D打印的廠商。2006年到2010年這個(gè)階段整個(gè)行業(yè)我們叫技術(shù)的成長(zhǎng)期而這個(gè)成長(zhǎng)期獲得很多科研界的認(rèn)同，和增材相關(guān)的文章大家會(huì)發(fā)現(xiàn)增材制造技術(shù)在這個(gè)階段不再作為一個(gè)概念，而是確實(shí)很多學(xué)者和機(jī)構(gòu)深入研究這個(gè)技術(shù)所打印的實(shí)體，我們看到大量報(bào)告去證明 它的性能能夠超過(guò)鑄造甚至能夠接近達(dá)到鍛造的水準(zhǔn)，而且這樣的性能具備工業(yè)價(jià)值。也就是說(shuō)2000到2005年是技術(shù)萌芽期沒(méi)有什么工業(yè)價(jià)值，2005-2010年在科研上得到認(rèn)同這個(gè)東西在實(shí)體可以用，但是還是面臨很大的挑戰(zhàn)就是效率極低、成本極高，美國(guó)GE公司2008年開(kāi)始有小團(tuán)隊(duì)嘗試這個(gè)技術(shù)完全是對(duì)于技術(shù)研究角度，然后在2010年成立專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，那個(gè)時(shí)候東西是好的，但是成本太高。

△SLM Solutions 設(shè)備概覽

進(jìn)入到2010年-2015年我們認(rèn)為這是行業(yè)真正能夠飛入尋常百姓家大家認(rèn)知的階段，非常典型的代表案例包括對(duì)奧巴馬作為國(guó)家戰(zhàn)略去宣傳增材制造，包括多激光的技術(shù)也讓很多的工業(yè)用戶發(fā)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)不但做的東西可以，而且它的效率還有倍增可能，而倍增可能帶來(lái)成本的降低，成本降低意味著我們可以有更多的產(chǎn)品享受這個(gè)技術(shù)所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。這個(gè)階段是工業(yè)接受期。我剛才在那張圖片展示很多的工業(yè)企業(yè)起步的時(shí)間差不多都是2010-2015年進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，嘗試使用這個(gè)技術(shù)，即便他們認(rèn)為今天的成本或者效率不能夠滿足我的批量化要求，但是隨著技術(shù)進(jìn)步，它一定是能夠讓我們充分應(yīng)用它，而這個(gè)時(shí)間可能會(huì)非常快。在2016年以后推出了800設(shè)備，就是第二階段到第三階段的轉(zhuǎn)化，我們推出很多工業(yè)化的配置，后面會(huì)有一個(gè)視頻和大家分享，工業(yè)化的視頻是為了儲(chǔ)備一些前沿的企業(yè)和產(chǎn)品能夠進(jìn)入批量生產(chǎn)能夠不再只在實(shí)驗(yàn)室，而是作為生產(chǎn)工具，還有很多科研和研發(fā)工作要做。這是作為解決方案的提供商我們對(duì)增材方案的理解和實(shí)踐行動(dòng)。

SLM Solutions核心價(jià)值首先我們是這個(gè)技術(shù)的發(fā)明者，也是引領(lǐng)多激光設(shè)備的驅(qū)動(dòng)商，同時(shí)這家公司非常專(zhuān)注的一點(diǎn)是這個(gè)技術(shù)一定要進(jìn)入大批量的工業(yè)生產(chǎn)，才認(rèn)為是這個(gè)技術(shù)的成熟期，可能和一些友商相比有一些分歧和不同的認(rèn)知，但是我們堅(jiān)定認(rèn)為合理的效率和質(zhì)量，合理的成本能夠得到大范圍的應(yīng)用才是這個(gè)技術(shù)真正的春天，我們現(xiàn)在只是在孕育春天的到來(lái)。為了滿足這樣的效率和質(zhì)量，我們是行業(yè)最早使用雙向鋪粉，我們最早突破多激光搭接區(qū)的銜接，同時(shí)在使用過(guò)程把系統(tǒng)安全作為系統(tǒng)非常重要的一部分，后面我會(huì)講到系統(tǒng)安全，就是我們可以保證金屬粉末在整個(gè)循環(huán)周期內(nèi)不會(huì)接觸空氣，在密閉的惰性氣體保護(hù)氛圍去工作，無(wú)論是健康還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性都是根本性的保障。同時(shí)還有一點(diǎn)，我們所有的材料和供應(yīng)參數(shù)是完全開(kāi)放的，開(kāi)放的原因是什么？開(kāi)放的原因是讓更多的同行能夠更快、更好地利用這個(gè)技術(shù)，同時(shí)在應(yīng)用領(lǐng)域中要開(kāi)發(fā)出更多的應(yīng)用場(chǎng)景，這樣這個(gè)技術(shù)才可以得到真正的推進(jìn)和發(fā)展。

△SLM Solutions 擁有多項(xiàng)核心專(zhuān)利

專(zhuān)利這幾個(gè)都是局限著目前金屬增材往更快的效率或者更大的尺寸發(fā)展的非常核心的部分，包括鋪粉速度，包括大疊區(qū)掃描以及維持整個(gè)艙室的清潔。我們所提供的設(shè)備目前來(lái)說(shuō)從最小的125到最大的800，在右邊圖上可以看出尺寸不斷變大，當(dāng)然在不斷變大的過(guò)程中也輔以成形效率的不斷提升，成形效率不斷提升來(lái)自于更多的激光以及更好的管控。同時(shí)作為工業(yè)化設(shè)備 做一個(gè)非常小的東西是非常容易的，但是做大的東西難度會(huì)逐步提升。隨著多激光和數(shù)量增加效率也會(huì)逐步提升。同時(shí)我們大量提供質(zhì)量監(jiān)控的系統(tǒng)，我們可以監(jiān)控到每個(gè)熔池的數(shù)據(jù)，全部形成數(shù)據(jù)的綜合體。

還有安全的粉末處理。我去過(guò)很多同行工廠，我看到很多還在用手篩，這是不安全的，不管是員工健康還是產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)�影響到設(shè)備的穩(wěn)定性。進(jìn)入工業(yè)化階段，除了設(shè)備之外還開(kāi)發(fā)了很多生產(chǎn)級(jí)的工業(yè)化的周邊配置包括全自動(dòng)閉環(huán)的供應(yīng)系統(tǒng)，還有全封閉的拆件站，打包好要在保護(hù)的環(huán)境取出來(lái)，還有持久過(guò)濾器模塊PFM，不需要天天換濾芯。我們的800已經(jīng)可以滿足很多大型工業(yè)化制件生產(chǎn)，尺寸已經(jīng)到了850的高度，可以完成很多高質(zhì)量的生產(chǎn)，尺寸做到之后同時(shí)穩(wěn)定生產(chǎn)，這是800的獨(dú)到優(yōu)勢(shì)。我后面有一個(gè)簡(jiǎn)短視頻給大家看一下。

當(dāng)設(shè)備越來(lái)越大的時(shí)候，對(duì)于整個(gè)缸的處理和搬運(yùn)會(huì)變得越來(lái)越難，而就需要自動(dòng)化的機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)這個(gè)操作。零部件打印完成對(duì)于缸的處理，完成以后這個(gè)缸就可以非常清潔地把這個(gè)零件取出來(lái)，這個(gè)粉末也得到完好的系統(tǒng)回收。這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的生產(chǎn)環(huán)節(jié)就結(jié)束了。

最后給大家發(fā)一個(gè)彩蛋，我剛才反復(fù)強(qiáng)調(diào)效率的問(wèn)題，我們?cè)诮衲?1月份會(huì)發(fā)布下一代600系列的機(jī)型，新機(jī)型會(huì)比今天的效率再提高3倍，估計(jì)會(huì)有超過(guò)10個(gè)激光，這么多個(gè)激光會(huì)達(dá)到什么效果？這是我去年在德國(guó)展會(huì)放的兩個(gè)樣件，左邊是鋁合金整板的架，實(shí)際打印時(shí)間據(jù)說(shuō)不到兩天，右邊是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)的機(jī)匣，打印重量接近80公斤，我們打印時(shí)間是一個(gè)星期以內(nèi)，最低幾天時(shí)間，目前還不方便分享太多。當(dāng)我們要打印的工件尺寸和重量變大的時(shí)候如果還是使用一個(gè)激光、兩個(gè)激光，打印時(shí)間可能要長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月甚至更久，那你很難去控制它的應(yīng)力、變形；也就是說(shuō)不光尺寸要大效率還要高，才能穩(wěn)定的把高質(zhì)量的東西生產(chǎn)出來(lái)，過(guò)程中就需要更高的激光或者更高的效率完成，我們認(rèn)為這一臺(tái)機(jī)器有可能會(huì)成為整個(gè)行業(yè)的第一臺(tái)具備真正工業(yè)化生產(chǎn)效率的機(jī)器，也希望大家關(guān)注我們公司的一些新聞，到今年11月份可以去看這臺(tái)機(jī)器的發(fā)布，這確實(shí)會(huì)再次引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

作為增材技術(shù)的開(kāi)拓者，我們盡可能不斷提高它的效率和質(zhì)量，來(lái)滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求，這也是我們這個(gè)公司的愿景，希望我們下一代設(shè)備真正帶領(lǐng)金屬增材制造進(jìn)入大批量生產(chǎn)。

我今天要分享的就是這么多，謝謝大家。