季華實驗室3D金屬打印技術登上央視

來源：CCTV4《中國新聞》、文翰湖畔

增材制造，也就是我們俗稱的3D打印技術，被譽為引領“第三次工業(yè)革命”的關鍵技術之一。而其中，金屬高性能增材制造技術，更是被業(yè)內(nèi)視為增材制造領域高難度、高標準的一個重要分支。近日，CCTV4《走進實驗室看新質(zhì)生產(chǎn)力》來到季華實驗室新型增材制造研究院，探訪當前3D金屬打印技術及其在推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展中的具體應用場景。

由季華實驗室自主研發(fā)完成的超大型金屬增材制造設備，是我們俗稱的金屬3D打印機，很多金屬構件就是由它來制作完成的。金屬3D打印機做出來的金屬構件結構非常復雜，而且孔洞特別多，每一根管道也都是中空的，如果用傳統(tǒng)的鑄造方式制作的話，可能會涉及金屬構件的開模、鉆孔、切削以及焊接等復雜工序，沒有幾個月的時間肯定是做不完的。

隨著一束激光在金屬3D打印機里快速地閃動，機器里平鋪的金屬粉末表面像是被火燒過一樣，留下了一層復雜圖案的印記，而當這些圖案被一層層地堆積起來，一個精密的立體零部件就從無到有、從小到大地從機器里“長”了出來。

就像家用打印機需要添加“墨水”一樣，金屬3D打印機在工作時，最核心的原材料就是球形金屬粉末。剛出爐的金屬粉末，顆粒大小粗細不一，無法直接使用。為此，工程師們還要通過大型的超聲振動篩，把目標粒子段的金屬粉末給篩分出來。在材料方面，季華實驗室已自主研制了等離子體霧化設備，能夠?qū)崿F(xiàn)對鈦、釩等活潑金屬，以及鎢、鉬等難熔金屬粉末的穩(wěn)定生產(chǎn)，填補了國內(nèi)相關技術的空白。

有了金屬粉末之后，就像是我們?nèi)粘＝o打印機裝上了墨盒一樣，就可以開始制作我們想要的金屬構件了。根據(jù)設計好的三維數(shù)字模型，選擇性地融化每一層的粉末，凡是被激光掃過的地方，金屬粉末就會凝固成一個整體，最終通過層層堆積，埋在粉床里的零部件就會露出真容。

季華實驗室新型增材制造研究院高超峰博士介紹，如果利用傳統(tǒng)方法加工構件，首先需要把這些流道給加工出來，還要想辦法把它們焊接在對應的點位上，那么在焊接區(qū)域就可能會出現(xiàn)一些微小的缺陷、氣孔。但是3D打印是一體成型的，可以完全避免焊接缺陷存在的可能性。目前團隊以及整個行業(yè)也是在逐步向更大尺寸、更高成型效率的方向發(fā)展。

近年來，季華實驗室新型增材制造研究院逐步具備專用合金材料新型霧化工藝技術、定制化裝備研發(fā)、打印工藝及后處理工藝，以及產(chǎn)品優(yōu)化設計與性能評估等科研能力。

季華實驗室新型增材制造研究院副主任畢云杰表示，研究院正針對工業(yè)上所急需的產(chǎn)品以及企業(yè)對提升質(zhì)量、提升性能或降低成本等需求，解決工業(yè)生產(chǎn)中的痛點，并從長遠角度上，為中國的新材料開發(fā)和未來技術，特別是在裝備方面，如發(fā)動機或航空航天領域做關鍵零部件的開發(fā)提供助力。