南方增材重金屬3D打印技術取得多項專利

2020年9月8日，有投資者向南風股份（300004）提問， 您好！公司重型金屬3D打印技術有沒有取得相關突破？重型金屬3D打印有沒有實現(xiàn)在核電領域的相關應用？這項技術目前在國內水平如何？謝謝

公司回答表示，感謝您對公司的關注！公司控股子公司南方增材自主研發(fā)的重金屬3D打印技術現(xiàn)已取得多項技術專利，并已與上海核工程研究設計院、中國核動力研究設計院、中廣核核電運營有限公司、中國石油天然氣集團公司管材研究所等展開技術合作，其中與中廣核核電運營有限公司合作研發(fā)的SAP制冷機端蓋已設備安裝并通過設備運行再鑒定，實現(xiàn)了3D打印技術在核電領域的國內首例工程實踐示范應用。詳情請查閱公司前期相關公告。
△由中廣核核電運營有限公司與公司控股子公司南方增材科技有限公司（以下簡稱“南方增材”）聯(lián)合研發(fā)的制冷機端蓋在大亞灣核電站壓縮空氣生產系統(tǒng)成功完成設備安裝及運行再鑒定。這是公司重型金屬電熔增材制造技術在核電領域取得的突破性進展，也是3D打印技術在核電領域的國內首例工程實踐示范應用

△南方增材自主研發(fā)的電熔增材制造技術，是一種以電弧熱、電阻熱為復合熱源，熔化金屬原材料，通過小熔池、微冶金，快速凝固技術，逐層堆積出具有一定形狀和尺寸，并賦有一定機械性能金屬構件制造方式。與傳統(tǒng)制造工藝相比，該技術不再需要鑄造、鍛造等工藝流程及相關工裝，具有復雜結構一體化凈成型、生產效率高制造周期短、材質性能優(yōu)良、材料利用率高、焊接性能好等優(yōu)點。作為一項智能化自動化制造工藝，可以預見，將3D打印新興制造技術應用于核電站備件及零部件制造及修復，對未來核電設備的設計、研發(fā)、制造、修復將帶來革命性的改變。

南極熊注意到，南風股份的一些前期公告，介紹了這項3D打印技術

“南方增材科技有限公司”的3D打印技術，該自主研發(fā)的重型金屬3D打印成套工程專用設備，具備生產最大直徑為6米、重量達300噸的重型金屬構件的能力，制造技術處于國內外領先水平。
該項技術公認具有以下特優(yōu)點：1、生產周期短、制造成本低；2、適合大型重型異形構件的多品種小批量生產（包括產品材料及幾何形狀）；3、產品尺寸精確、性能優(yōu)異。
南風股份獨掌如此先進的高新技術，為什么沒能廣泛開拓市場，產品基本局限于核電應用？下面僅從生產技術的角度做一個粗淺的分析。
根據公司介紹，產品的生產過程為：通過CAD設計產品的3D模型→將3D模型切片，將每個切片劃分成小點進行數字建�！鷮�數字模型文件傳送給3D打印機進行打印控制→打印機以電阻、電弧為熱源熔化金屬絲原料→打印機使用金屬溶液由點到線、由線到面、由面到體打印出（堆焊成）產品。
3D打印也被稱為增材制造，這是相對于機械加工而言，從原料到產品并沒有增材，與其類似的制作方式有模鍛和模鑄，這三種制造方式的產品有較大的重合度。
從產品的尺寸精度、表面質量比較，由于3D打印受到金屬絲粗細的限制（類似于顯示屏的像素大小），產品質量低于模鍛和模鑄。從產品組織結構、力學性能比較，模鍛能夠對金屬施加大的變形量，產品質量最好；3D打印對金屬溶液實行逐層快速激冷凝固，得到均勻的細晶組織，產品質量優(yōu)于模鑄。
綜上所述，3D打印的優(yōu)勢在于生產模鍛達不到的大尺寸（8萬噸模鍛機），模鑄達不到的高性能的重型異形金屬構件，越是批量很少的異形構件，越能發(fā)揮3D打印生產周期短、制造成本低的技術優(yōu)勢（無需制備實體模具）。根據相關報道，這一類產品具有廣泛的市場需求。但是，南風股份的3D打印產品主要局限于核電應用，能夠達到很高的產品質量標準要求，但卻很少看到其它方面成功應用的報道，原因可能是受到原料供應的限制。
南風股份3D打印的原料是金屬絲，金屬絲是以線材為原料再經拉拔生產出的產品。線材是以連鑄方坯為原料，經過30個道次左右的熱連軋，生產出5.5mm左右的盤條。熱連軋線材屬于大批量的生產方式，批量越小，成本越高。因此，為解決3D打印的原料來源，可以考慮以下兩種途徑：
1、配備線材擠壓機，自行生產小批量多品種的線材，對外委托加工成所需線徑的金屬絲；
2、配備溶鋼爐，自行溶煉小批量多品種的鋼液，直接使用鋼液作為3D打印機的原料。
南風股份熱熔金屬3D打印技術經過不斷完善優(yōu)化，相信這項高新技術能夠得到廣泛應用。
△電熔增材精密成型技術制造的試驗件

根據南方增材的官方介紹


南方增材科技有限公司作為國內大型增材制造企業(yè)，擁有自主研發(fā)的重型金屬構件電熔精密成型加工技術。該項技術，是一種國際首創(chuàng)的重型金屬構件短流程、綠色、精密、數字化的“增材制造”新技術，是新一代的重型金屬構件成型加工技術，是高端重大工業(yè)裝備大型、特大型關鍵金屬構件制造方式的一項變革性技術，對構件材料、構件幾何尺寸、形狀和用途具有很強的適用性和通用性，代表了未來高端重型金屬構件的加工趨勢；該項技術，滿足各高端重大工業(yè)大型化、復雜化、高性能參數和極端條件下高可靠性、長壽命服役的發(fā)展需要，可廣泛應用于百萬千瓦核電裝備、百萬千瓦超臨界和超超臨界火電機組及水電、石化、冶金、船舶等行業(yè)重大工業(yè)裝備合金鋼等重型金屬構件的制造，具有突出的技術和經濟優(yōu)勢，市場前景廣闊。

人員方面，南方增材擁有一支國際一流的專家研發(fā)隊伍并配置一支高效的項目管理團隊，已成為國內增材制造行業(yè)中自主研發(fā)能力最強、自主設計/制造/管理水平最高、綜合盈利能力最強的增材制造企業(yè)。

設備方面，南方增材擁有國內第一臺自主研發(fā)、設計、安裝、調試的最大型電熔精密成型（重型金屬“3D打印”）成套工程專用設備，并配套先進的實驗室，具備生產最大直徑為6米、重量達300噸的重型金屬構件的能力，制造技術國內外領先。

隨著電熔精密成型加工技術的實施，我們的科研能力及產品質量將不斷增強、服務水平將持續(xù)提升，我們將致力于打造“南方增材制造”的良好品牌形象，并將增材制造技術匹配到核電及各高端重大工業(yè)的關鍵部件制造活動中，為各高端重大工業(yè)提供高品質的產品和服務。