金属材料3D打印成套设备研制取得阶段性进展

金属材料3D打印成套设备研制取得阶段性进展

送粉式激光熔覆成形设备调试完成,试打成功

3D打印技术是新工业革命最具标志性的生产工具，颠覆了传统的产品设计、制造模式，解决了复杂结构成形问题，实现设计引导制造，将带动未来制造业领域新材料、新工艺、新产品革命性创新发展，是决定全球制造业未来格局的关键因素，具有广阔的市场前景。为了抓住新工业革命的机遇，应对新技术竞争的挑战，兵器装备集团公司布局3D打印技术领域，开展金属材料激光增材制造（3D打印）技术研究，研制3D打印技术成套装备和工艺技术。并得到国家重点产业转型升级与发展计划的支持。开展3D打印技术研究和应用，是集团公司发挥整体技术优势，参与我国工业强国战略，发展高端智能制造装备产业的重要举措。

金属材料3D打印成套设备研制项目,由兵装院牵头承担,集团公司自动化研究所、二一六厂和北京航空航天大学等参与研制。自动化研究所承担了送粉式激光熔覆成形装备（送粉式成形设备）研制的气氛环境分系统、送粉分系统、控制分系统和系统整体集成任务。从2014年开始，经过前期调研，可行性论证和研制方案评审等一系列准备工作，2014年底正式进入项目实施阶段，经过一年多紧张有序的设计、制造、装配和调试，项目研制人员夜以继日，刻苦攻关，克服重重困难，解决一个个技术难题，终于在2016年 4月11日完成了设备的整体集成调试工作。设备调试过程中，项目组成员不断探索，追求卓越，通过优化气氛保护环境准备工艺和控制流程，使气氛保护环境准备时间和水氧含氧量在2小时内达到70ppm以下，实现气氛环境的快速形成和精准保持，为下一步成形工艺技术和成形质量研究创造了良好的条件。这两项技术指标大大优于目前国内同类设备4小时达到80ppm的水平，处于国内领先水平。

2016年4月12日，送粉式成形设备转入试运行阶段。项目组成员用手动控制方式控制激光器、送粉装置、供气装置和水冷系统，编制数控程序进行了设备试运行，完成了金属粉末激光单道、搭接、堆积成形，金属粉末成功熔覆基底材料表面，成形位置精确、熔覆均匀、结合良好，证明粉、光、电、机、气、水各路工作及耦合正常，初步实现和达到了激光熔覆的技术原理和要求，各分系统设计正确,完成项目研制阶段目标。

完成成形设备的研制和试运行仅仅是开展3D打印技术研究的开始，接下来，项目组将进一步开展打印成形工艺技术和参数控制研究，在激光功率、扫描速度、光束直径、送粉速率、搭接率、熔池温度场等工艺参数方面进行定性定量研究分析，探索各种参数控制模型，进而揭示成形控形控性机理，以及成形参数与成形质量的关系，攻克金属激光立体成形工艺技术领域难题，尽快打印出性能优良的产品样件。

集团公司自动化研究所正在结合省市地方政府的支撑，建设增材制造技术研究应用和服务基地，培养专业技术团队，做好工程化应用与推广，开展3D打印服务，为军民用产品快速成形提供技术、装备和服务支撑。努力实现产业化发展，争取早日使3D打印技术化茧成蝶，破茧而出，茁壮成长，成为集团公司和区域合作的技术、产业新亮点。