季華實(shí)驗(yàn)室3D金屬打印技術(shù)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(shù)，被譽(yù)為引領(lǐng)“第三次工業(yè)革命”的關(guān)鍵技術(shù)之一。而其中，金屬高性能增材制造技術(shù)，更是被業(yè)內(nèi)視為增材制造領(lǐng)域高難度、高標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要分支。近日，CCTV4《走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室看新質(zhì)生產(chǎn)力》來到季華實(shí)驗(yàn)室新型增材制造研究院，探訪當(dāng)前3D金屬打印技術(shù)及其在推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展中的具體應(yīng)用場景。

由季華實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)完成的超大型金屬增材制造設(shè)備，是我們俗稱的金屬3D打印機(jī)，很多金屬構(gòu)件就是由它來制作完成的。金屬3D打印機(jī)做出來的金屬構(gòu)件結(jié)構(gòu)非常復(fù)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(huì)涉及金屬構(gòu)件的開模、鉆孔、切削以及焊接等復(fù)雜工序，沒有幾個(gè)月的時(shí)間肯定是做不完的。

隨著一束激光在金屬3D打印機(jī)里快速地閃動(dòng)，機(jī)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(fù)雜圖案的印記，而當(dāng)這些圖案被一層層地堆積起來，一個(gè)精密的立體零部件就從無到有、從小到大地從機(jī)器里“長”了出來。

就像家用打印機(jī)需要添加“墨水”一樣，金屬3D打印機(jī)在工作時(shí)，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(xì)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(dòng)篩，把目標(biāo)粒子段的金屬粉末給篩分出來。在材料方面，季華實(shí)驗(yàn)室已自主研制了等離子體霧化設(shè)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(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的空白。

有了金屬粉末之后，就像是我們?nèi)粘＝o打印機(jī)裝上了墨盒一樣，就可以開始制作我們想要的金屬構(gòu)件了。根據(jù)設(shè)計(jì)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(huì)凝固成一個(gè)整體，最終通過層層堆積，埋在粉床里的零部件就會(huì)露出真容。

季華實(shí)驗(yàn)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(gòu)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(yīng)的點(diǎn)位上，那么在焊接區(qū)域就可能會(huì)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(tuán)隊(duì)以及整個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shù)、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(shè)計(jì)與性能評估等科研能力。

季華實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，并從長遠(yuǎn)角度上，為中國的新材料開發(fā)和未來技術(shù)，特別是在裝備方面，如發(fā)動(dòng)機(jī)或航空航天領(lǐng)域做關(guān)鍵零部件的開發(fā)提供助力。