上海3D打印材料工程技術(shù)研究中心

資料來源：上海材料研究所

導讀：上海3D打印材料工程技術(shù)研究中心（以下簡稱“材料中心”）是一家依托于上海材料研究所建立的省部級工程技術(shù)研究中心，圍繞工程技術(shù)研究開發(fā)能力和水平、培訓人員及開放服務、內(nèi)部運行管理以及行業(yè)技術(shù)發(fā)展影響等方向開展工程技術(shù)中心的建設工作。

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材料中心聚集創(chuàng)新人才、強調(diào)技術(shù)創(chuàng)新、完善產(chǎn)業(yè)服務、注重成果轉(zhuǎn)化，通過3D打印材料的研發(fā)與生產(chǎn)、3D打印材料及制品的檢測與評估、3D打印材料技術(shù)創(chuàng)新服務、3D打印標準的制定、3D打印人才培養(yǎng)以及3D打印技術(shù)的應用與推廣，形成了包含母材制備、耗材制備、3D打印工藝、性能檢測、3D打印材料基因組等全鏈條的3D打印技術(shù)研發(fā)與服務體系，技術(shù)達到國內(nèi)領先水平。

1 研發(fā)方向

（1）3D打印材料的共性技術(shù)研究
對3D打印用鎳基高溫合金、鈦合金等金屬材料的粉末制備技術(shù)、粉體霧化工藝、粉體表面處理技術(shù)等多學科技術(shù)和工藝的系統(tǒng)化研究。

（2）3D打印關(guān)鍵材料工程化應用研究
通過3D打印高分子材料、金屬材料的工程化應用研究，實現(xiàn)材料從實驗階段到中試、生產(chǎn)的過渡，解決3D打印材料規(guī)模生產(chǎn)中存在的裝備、工藝、材料穩(wěn)定性等問題，形成3D打印關(guān)鍵材料制備技術(shù)及工程化研發(fā)能力。

（3）3D打印技術(shù)的開放服務和推廣應用
面向航天航空、醫(yī)療器械等特殊領域，提供選材用材技術(shù)咨詢和檢測評價服務；面向模具、創(chuàng)意設計等領域，提供3D打印個性化定制服務；面向社會，開展專題講座、科普、培訓等活動。

（4）3D打印專用材料及制品的性能檢測評價體系研究
針對目前用戶對3D打印制造產(chǎn)品在性能、質(zhì)量、尺寸精度、可靠性等方面的疑慮，開展質(zhì)量技術(shù)評價和第三方檢測認證，確保產(chǎn)品的各項指標滿足用戶和市場需求。

（5）3D打印材料標準體系研究
結(jié)合航空航天、模具、生物醫(yī)療等領域的需求，制定3D打印材料質(zhì)量控制與性能評價等行業(yè)及國家標準和使用規(guī)范。

2 技術(shù)特色

（1）3D打印金屬粉末耗材
材料中心擁有40多年的制粉經(jīng)驗，在粉末冶金壓制成形和金屬注射成形等方面擁有豐富的經(jīng)驗。同時，該中心掌握高性能金屬粉末霧化、后處理等核心技術(shù)，已引進德國ALD公司EIGA50-500氣霧化設備和國產(chǎn)真空惰性氣體霧化VIGA設備，擁有若干種完備的高品質(zhì)金屬粉末氣霧化生產(chǎn)線，并配套相應可調(diào)節(jié)式大型氮氣、氬氣站。電極感應真空氣霧化EIGA生產(chǎn)線主要從事高品質(zhì)航空、航天、醫(yī)療用鈦合金金屬粉末產(chǎn)品。真空惰性氣霧化VIGA生產(chǎn)線主要從事鎳基高溫合金、不銹鋼、模具鋼等3D打印用金屬粉末。

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材料中心已開發(fā)出多種適用于SLM、EBM和LENS等3D打印技術(shù)的金屬粉末耗材，包括鈦合金、鎳基高溫合金、不銹鋼、模具鋼等。所研制的粉末具有成分純凈度高、氧含量低、球形度高、流動性好、粒度范圍可控等優(yōu)良性能，滿足包括生物醫(yī)學和航空航天在內(nèi)的許多行業(yè)需求，并已提供給航空、航天、醫(yī)療、模具等諸多領域。2015年其團隊成功制備出高性能的SLM專用品Inconel625合金粉末，打印制件的性能達到鍛件水平，遠高于進口原粉的打印制件性能，為國內(nèi)首創(chuàng)，并擁有相應的國家授權(quán)專利。

（2）3D打印高分子絲材
材料中心現(xiàn)已成功開發(fā)出PLA、PETG、HIPS、柔性等各類3D打印耗材。生產(chǎn)的3D打印高分絲材具有直徑均勻、精度高、強度高、韌性好、色澤均勻、打印質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，適用于各類FDM型3D打印機。

（3）3D打印工藝
材料中心引進多臺3D打印相關(guān)設備，如德國EOS公司M290金屬選擇性激光熔化3D打印機、激光燒結(jié)3D打印機、三維掃描儀等，能提供打印工藝模擬與優(yōu)化、特色工藝定制、打印制件后處理等3D打印服務。

（4）3D打印檢測
材料中心利用上海材料研究所國內(nèi)領先的檢測技術(shù)，擁有完善的理化檢測、無損檢測技術(shù)與設備，可以提供各類金屬粉末特性檢測、打印制件性能檢測、制品無損檢測等全面的3D打印檢測服務。

圖片來源：上海材料研究所

（5）3D打印材料基因組
材料基因組計劃借用生物基因組的理念，以集成化的“多尺度計算-高通量實驗-數(shù)據(jù)庫技術(shù)”為核心，立足實現(xiàn)材料“發(fā)現(xiàn)-生產(chǎn)-應用”的新研發(fā)理念，實現(xiàn)低成本高效率的新型材料研發(fā)與設計，從而達到新材料研發(fā)周期縮短一半、研發(fā)成本降低一半的目的，使材料科學最終走向“按需設計”的偉大目標。

材料中心近年來積極探索產(chǎn)-學-研深度融合的協(xié)同創(chuàng)新體制和機制，吸納國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)資源，聚焦材料的重大應用與發(fā)現(xiàn)，在材料基因數(shù)據(jù)庫、集成計算與軟件開發(fā)、高通量材料制備與表征、服役與失效機理及產(chǎn)業(yè)化探索等領域的科學研究、技術(shù)開發(fā)和基地建設布局方面開展基礎性和應用性研究，加快研發(fā)速度、降低研發(fā)成本，以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，服務于國家高端制造業(yè)和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，在材料基因組方面取得了優(yōu)異的成績。