向下接地氣，工于心、匠于行，首創(chuàng)抬升式桌面型3D金屬打印機(jī)

我國各工業(yè)、科研和教學(xué)領(lǐng)域急需桌面型的大成形體積、可變粉體、高精度的3D金屬打印設(shè)備。所謂3D金屬打印桌面機(jī)，是指設(shè)計(jì)精巧，結(jié)構(gòu)緊湊、可變成形粉體、精度好、成形效率高而具有足夠大的掃描成形空間大的微小型設(shè)備。其設(shè)計(jì)和制造難度高，須有長(zhǎng)期從事3D金屬打印設(shè)備生產(chǎn)和使用經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)來完成。

然而目前，國內(nèi)外的桌面型和小型金屬成形機(jī)，或成形體積太�。�50x50x50mm）、或機(jī)器體積太大、或成形粉體不可變，或精度有待提高。江蘇永年激光成形技術(shù)有限公司在積近10年在選區(qū)激光熔化（SLM）開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用該公司的多項(xiàng)國家專利，完成桌面型金屬成形機(jī)的開發(fā)（成形尺寸160x160x200mm ）。

新型桌面機(jī)由成形主機(jī)、過濾器、控制柜和冷水機(jī)組成，如圖。

△YLM－160桌面金屬3D打印系統(tǒng)

桌面型3D金屬打印設(shè)備絕不是低端產(chǎn)品的代名詞，采用了永年激光的國家發(fā)明專利“型－形技術(shù)”，即M／S——Model／Shape技術(shù)，完成從SLM到SLM－M／S的技術(shù)提升，經(jīng)過大量的卓越的開發(fā)工作，順利完成我國第一個(gè)超大成形粉體的金屬桌面機(jī)的生產(chǎn)。

首臺(tái)（套）抬升式桌面型3D金屬打印機(jī)，摒棄傳統(tǒng)的SLM設(shè)備的成形缸系統(tǒng)，有效地降低用戶的使用成本，可廣泛地應(yīng)用教學(xué)、科研和工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。

工業(yè)領(lǐng)域：注塑模和吹塑模小型插件等，工業(yè)用金屬結(jié)構(gòu)件，其成形空間應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于50mm立方，應(yīng)達(dá)到160x160x200mm 的水平；

醫(yī)療器械：體內(nèi)外假肢和關(guān)節(jié)、齒科義齒等；

科研領(lǐng)域：材料研究需小型可變粉體的3D金屬打印設(shè)備，以節(jié)省寶貴的測(cè)試金屬粉末；由于實(shí)驗(yàn)室面積的限制，研究領(lǐng)域更傾向小型機(jī)或桌面機(jī)；

教學(xué)領(lǐng)域：高等學(xué)校的實(shí)訓(xùn)、技師和技工培訓(xùn)和競(jìng)技大賽等對(duì)桌面機(jī)的需求是很迫切的。

△YLM－160桌面金屬系統(tǒng)打印的鋁合金光柵

堅(jiān)持自主創(chuàng)新，鍛造企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力

SLM： Selective laser melting（選擇性激光熔化）是3D金屬打印的一種主要技術(shù)途徑。這項(xiàng)技術(shù)的工作原理是選用激光作為能量源，按照三維CAD 切片模型中規(guī)劃好的路徑在金屬粉末床層進(jìn)行逐層掃描（20μm～80μm厚的金屬粉末微層），掃描過的金屬粉末通過熔化、凝固從而達(dá)到冶金結(jié)合的效果，然后逐層累積成型出三維實(shí)體，最終獲得模型所設(shè)計(jì)的金屬零件。SLM技術(shù)克服了傳統(tǒng)技術(shù)制造具有復(fù)雜形狀的金屬零件帶來的困擾，它能直接成形出近乎全致密且力學(xué)性能良好的金屬零件。

因此，成形缸系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)微粉頂層制造及數(shù)萬微粉層的精密疊加，保證SLM工藝的實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，國內(nèi)外主流設(shè)備商普遍采用成形缸系統(tǒng)在SLS和SLM工藝中應(yīng)用了30多年，對(duì)中小型的成型件簡(jiǎn)易可行，數(shù)十年中，因成形件不大，矛盾不大，但隨作大型和超大型SLM的出現(xiàn)，其弊端日益顯現(xiàn)，比如：缸筒的約束剛性過大，造成“大缸干小活”，且不易取件；又如：活塞與缸筒是導(dǎo)向付的關(guān)系，容易引發(fā)“卡缸”等問題。最突出的問題是傳統(tǒng)SLM技術(shù)的粉材浪費(fèi)及其其嚴(yán)重，現(xiàn)有成形缸－活塞SLM技術(shù)，只有不到 20％被熔化轉(zhuǎn)變成零件；未熔化的粉末雖然可以被回收處理后再使用，但因氧化和流動(dòng)性下降等原因，復(fù)用 5－10 次后，粉末不能再用，必須更換新粉末；粉末價(jià)格高，是同等重量棒材價(jià)格的 10－20 倍。從典型的3D打印產(chǎn)品的成本分析，原材料占20－30％，設(shè)備折舊占40－50％，由此可見，設(shè)備和粉末的國產(chǎn)化、節(jié)約粉末和減低使用成本是3D打印應(yīng)用的瓶頸之一。

用戶的痛點(diǎn)，就是改進(jìn)和創(chuàng)新的目標(biāo)。永年激光在近10年SLM設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不走仿制老路，銳意進(jìn)取、勇于創(chuàng)新，錨定高質(zhì)量發(fā)展，形成了一批最新技術(shù)成果，并新增多項(xiàng)國家發(fā)明專利，通過更換“型板”、“形臺(tái)”和“伸縮筒”，即可更換粉體，實(shí)現(xiàn)“大件大粉體”，“小件小粉體”，提高了成形效率，節(jié)省寶貴的粉末。同時(shí)，無成形缸的限制，可以從形板上直接取出成形件，大大簡(jiǎn)化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)，取件十分方便，特別適合超大型3D金屬打印重型設(shè)備。

此外，永年公司具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成形控制軟件和數(shù)據(jù)處理分層軟件，特別適合具有保密資質(zhì)的軍工企業(yè)。其特點(diǎn)如下：

1、根據(jù)模型幾何形狀自動(dòng)排版，排除零件干涉。

2、可自動(dòng)生成模型支撐，支撐參數(shù)可由用戶自定義，支撐參數(shù)兼顧可靠性和后續(xù)易去除性。用戶還可根據(jù)自身需求任意添加或刪減支撐。

3、根據(jù)保護(hù)氣體的流向排列掃描次序，零件掃描順序可以與保護(hù)氣流的方向進(jìn)行匹配。

4、Z方向可分段設(shè)置層厚和激光工藝參數(shù)，且同一成形任務(wù)中，可在成形方向分段設(shè)置不同層厚和工藝參數(shù)，助于工藝開發(fā)以及復(fù)合材料成形工藝的研究，提供了3D打印更廣闊的工藝成形空間，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

5、模型標(biāo)記編號(hào)，層片數(shù)據(jù)的模型編號(hào)標(biāo)記，以實(shí)現(xiàn)成形時(shí)中止個(gè)別模型繼續(xù)打印。

6、隔層掃描，可選隔層掃描支撐數(shù)據(jù)，提升效率。

7、掃描策略可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇和設(shè)置，可采用分區(qū)填充策略（條形，塊狀），鄰層填充線夾角變換。

8、掃描路徑動(dòng)畫模擬，方便查看具體路徑規(guī)劃效果。

補(bǔ)足短板、解決痛點(diǎn)，讓用戶敢用國產(chǎn)設(shè)備、會(huì)用國產(chǎn)設(shè)備、用好國產(chǎn)設(shè)備。

永年，既是品牌，更是信任和責(zé)任

面對(duì)不斷變化的國內(nèi)外環(huán)境，在國家部署實(shí)施制造強(qiáng)國的背景下，永年激光銳意持續(xù)創(chuàng)新，筑牢核心競(jìng)爭(zhēng)力，以創(chuàng)新之鑰，破解發(fā)展難題。公司實(shí)施“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的發(fā)展戰(zhàn)略”，分別與中國工程院吳澄院士、中國科學(xué)院葛昌純?cè)菏亢献鞴步ㄆ髽I(yè)院士工作站和3D金屬打印科研創(chuàng)新平臺(tái)，曾先后與中科院電子學(xué)所、中科院寧波材料研究所、清華大學(xué)、石家莊鐵道大學(xué)、昆明理工大學(xué)等科研院所建立了10個(gè)協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。公司擁有國家發(fā)明專利授權(quán)17項(xiàng)、實(shí)用新型專利授權(quán)10項(xiàng)，獲得軟件著作權(quán)4項(xiàng)，注冊(cè)商標(biāo)14項(xiàng)，參與起草地方標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，管理體系認(rèn)證5項(xiàng)，CE產(chǎn)品認(rèn)證2項(xiàng)。2014年獲得第三屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽先進(jìn)制造行業(yè)第二名，2015年獲得江蘇省高新技術(shù)企業(yè)稱號(hào)，2016年獲得江蘇省重大技術(shù)裝備首臺(tái)套和“專、精、特”產(chǎn)品認(rèn)證，2017年獲得江蘇機(jī)械科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)，2018年獲得江蘇省最具成長(zhǎng)性高科技企業(yè)100強(qiáng)和中國3D打印行業(yè)最具投資價(jià)值20強(qiáng)，2020年獲得中國宿遷科技大賽一等獎(jiǎng)和江蘇省中小企業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)。

永年激光運(yùn)用市場(chǎng)化機(jī)制打通科技成果轉(zhuǎn)化最后一公里，完成從桌面型到小中大型、再到超大型的金屬成形系列化設(shè)備的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，跑出企業(yè)發(fā)展的加速度，實(shí)現(xiàn)銷售收入比2019年增長(zhǎng)50％，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

俗話說：沒有金剛鉆，不攬瓷器活；栽下梧桐樹，引得鳳凰來。中國一重、中航重機(jī)、航天科工等央企領(lǐng)導(dǎo)紛紛前來永年公司調(diào)研、考察和交流。已是耄耋之年的顏教授堅(jiān)定地對(duì)大家說，需要定制化設(shè)備找永年，需要產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)找永年。永年，既是品牌，更是信任和責(zé)任。

未來，永年激光將著力打造基于5G網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)流程可察、風(fēng)險(xiǎn)可測(cè)、質(zhì)量可控的智能化增材制造新模式，在科技報(bào)國和構(gòu)建“雙循環(huán)”的新征程上再創(chuàng)輝煌。