南方增材重金屬3D打印技術(shù)取得多項專利

2020年9月8日，有投資者向南風(fēng)股份（300004）提問， 您好！公司重型金屬3D打印技術(shù)有沒有取得相關(guān)突破？重型金屬3D打印有沒有實現(xiàn)在核電領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用？這項技術(shù)目前在國內(nèi)水平如何？謝謝

公司回答表示，感謝您對公司的關(guān)注！公司控股子公司南方增材自主研發(fā)的重金屬3D打印技術(shù)現(xiàn)已取得多項技術(shù)專利，并已與上海核工程研究設(shè)計院、中國核動力研究設(shè)計院、中廣核核電運營有限公司、中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所等展開技術(shù)合作，其中與中廣核核電運營有限公司合作研發(fā)的SAP制冷機(jī)端蓋已設(shè)備安裝并通過設(shè)備運行再鑒定，實現(xiàn)了3D打印技術(shù)在核電領(lǐng)域的國內(nèi)首例工程實踐示范應(yīng)用。詳情請查閱公司前期相關(guān)公告。
△由中廣核核電運營有限公司與公司控股子公司南方增材科技有限公司（以下簡稱“南方增材”）聯(lián)合研發(fā)的制冷機(jī)端蓋在大亞灣核電站壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)成功完成設(shè)備安裝及運行再鑒定。這是公司重型金屬電熔增材制造技術(shù)在核電領(lǐng)域取得的突破性進(jìn)展，也是3D打印技術(shù)在核電領(lǐng)域的國內(nèi)首例工程實踐示范應(yīng)用

△南方增材自主研發(fā)的電熔增材制造技術(shù)，是一種以電弧熱、電阻熱為復(fù)合熱源，熔化金屬原材料，通過小熔池、微冶金，快速凝固技術(shù)，逐層堆積出具有一定形狀和尺寸，并賦有一定機(jī)械性能金屬構(gòu)件制造方式。與傳統(tǒng)制造工藝相比，該技術(shù)不再需要鑄造、鍛造等工藝流程及相關(guān)工裝，具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化凈成型、生產(chǎn)效率高制造周期短、材質(zhì)性能優(yōu)良、材料利用率高、焊接性能好等優(yōu)點。作為一項智能化自動化制造工藝，可以預(yù)見，將3D打印新興制造技術(shù)應(yīng)用于核電站備件及零部件制造及修復(fù)，對未來核電設(shè)備的設(shè)計、研發(fā)、制造、修復(fù)將帶來革命性的改變。

南極熊注意到，南風(fēng)股份的一些前期公告，介紹了這項3D打印技術(shù)

“南方增材科技有限公司”的3D打印技術(shù)，該自主研發(fā)的重型金屬3D打印成套工程專用設(shè)備，具備生產(chǎn)最大直徑為6米、重量達(dá)300噸的重型金屬構(gòu)件的能力，制造技術(shù)處于國內(nèi)外領(lǐng)先水平。
該項技術(shù)公認(rèn)具有以下特優(yōu)點：1、生產(chǎn)周期短、制造成本低；2、適合大型重型異形構(gòu)件的多品種小批量生產(chǎn)（包括產(chǎn)品材料及幾何形狀）；3、產(chǎn)品尺寸精確、性能優(yōu)異。
南風(fēng)股份獨掌如此先進(jìn)的高新技術(shù)，為什么沒能廣泛開拓市場，產(chǎn)品基本局限于核電應(yīng)用？下面僅從生產(chǎn)技術(shù)的角度做一個粗淺的分析。
根據(jù)公司介紹，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程為：通過CAD設(shè)計產(chǎn)品的3D模型→將3D模型切片，將每個切片劃分成小點進(jìn)行數(shù)字建�！鷮�數(shù)字模型文件傳送給3D打印機(jī)進(jìn)行打印控制→打印機(jī)以電阻、電弧為熱源熔化金屬絲原料→打印機(jī)使用金屬溶液由點到線、由線到面、由面到體打印出（堆焊成）產(chǎn)品。
3D打印也被稱為增材制造，這是相對于機(jī)械加工而言，從原料到產(chǎn)品并沒有增材，與其類似的制作方式有模鍛和模鑄，這三種制造方式的產(chǎn)品有較大的重合度。
從產(chǎn)品的尺寸精度、表面質(zhì)量比較，由于3D打印受到金屬絲粗細(xì)的限制（類似于顯示屏的像素大�。�，產(chǎn)品質(zhì)量低于模鍛和模鑄。從產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能比較，模鍛能夠?qū)�金屬施加大的變形量，產(chǎn)品質(zhì)量最好；3D打印對金屬溶液實行逐層快速激冷凝固，得到均勻的細(xì)晶組織，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于模鑄。
綜上所述，3D打印的優(yōu)勢在于生產(chǎn)模鍛達(dá)不到的大尺寸（8萬噸模鍛機(jī)），模鑄達(dá)不到的高性能的重型異形金屬構(gòu)件，越是批量很少的異形構(gòu)件，越能發(fā)揮3D打印生產(chǎn)周期短、制造成本低的技術(shù)優(yōu)勢（無需制備實體模具）。根據(jù)相關(guān)報道，這一類產(chǎn)品具有廣泛的市場需求。但是，南風(fēng)股份的3D打印產(chǎn)品主要局限于核電應(yīng)用，能夠達(dá)到很高的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，但卻很少看到其它方面成功應(yīng)用的報道，原因可能是受到原料供應(yīng)的限制。
南風(fēng)股份3D打印的原料是金屬絲，金屬絲是以線材為原料再經(jīng)拉拔生產(chǎn)出的產(chǎn)品。線材是以連鑄方坯為原料，經(jīng)過30個道次左右的熱連軋，生產(chǎn)出5.5mm左右的盤條。熱連軋線材屬于大批量的生產(chǎn)方式，批量越小，成本越高。因此，為解決3D打印的原料來源，可以考慮以下兩種途徑：
1、配備線材擠壓機(jī)，自行生產(chǎn)小批量多品種的線材，對外委托加工成所需線徑的金屬絲；
2、配備溶鋼爐，自行溶煉小批量多品種的鋼液，直接使用鋼液作為3D打印機(jī)的原料。
南風(fēng)股份熱熔金屬3D打印技術(shù)經(jīng)過不斷完善優(yōu)化，相信這項高新技術(shù)能夠得到廣泛應(yīng)用。
△電熔增材精密成型技術(shù)制造的試驗件

根據(jù)南方增材的官方介紹


南方增材科技有限公司作為國內(nèi)大型增材制造企業(yè)，擁有自主研發(fā)的重型金屬構(gòu)件電熔精密成型加工技術(shù)。該項技術(shù)，是一種國際首創(chuàng)的重型金屬構(gòu)件短流程、綠色、精密、數(shù)字化的“增材制造”新技術(shù)，是新一代的重型金屬構(gòu)件成型加工技術(shù)，是高端重大工業(yè)裝備大型、特大型關(guān)鍵金屬構(gòu)件制造方式的一項變革性技術(shù)，對構(gòu)件材料、構(gòu)件幾何尺寸、形狀和用途具有很強(qiáng)的適用性和通用性，代表了未來高端重型金屬構(gòu)件的加工趨勢；該項技術(shù)，滿足各高端重大工業(yè)大型化、復(fù)雜化、高性能參數(shù)和極端條件下高可靠性、長壽命服役的發(fā)展需要，可廣泛應(yīng)用于百萬千瓦核電裝備、百萬千瓦超臨界和超超臨界火電機(jī)組及水電、石化、冶金、船舶等行業(yè)重大工業(yè)裝備合金鋼等重型金屬構(gòu)件的制造，具有突出的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，市場前景廣闊。

人員方面，南方增材擁有一支國際一流的專家研發(fā)隊伍并配置一支高效的項目管理團(tuán)隊，已成為國內(nèi)增材制造行業(yè)中自主研發(fā)能力最強(qiáng)、自主設(shè)計/制造/管理水平最高、綜合盈利能力最強(qiáng)的增材制造企業(yè)。

設(shè)備方面，南方增材擁有國內(nèi)第一臺自主研發(fā)、設(shè)計、安裝、調(diào)試的最大型電熔精密成型（重型金屬“3D打印”）成套工程專用設(shè)備，并配套先進(jìn)的實驗室，具備生產(chǎn)最大直徑為6米、重量達(dá)300噸的重型金屬構(gòu)件的能力，制造技術(shù)國內(nèi)外領(lǐng)先。

隨著電熔精密成型加工技術(shù)的實施，我們的科研能力及產(chǎn)品質(zhì)量將不斷增強(qiáng)、服務(wù)水平將持續(xù)提升，我們將致力于打造“南方增材制造”的良好品牌形象，并將增材制造技術(shù)匹配到核電及各高端重大工業(yè)的關(guān)鍵部件制造活動中，為各高端重大工業(yè)提供高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。