上海探真曾曉雁：激光金屬增材技術(shù)是航空航天領(lǐng)域中的變革性技術(shù)

2021年10月14日至15日，由上海市增材制造協(xié)會(huì)、中國(guó)航發(fā)上海商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限責(zé)任公司聯(lián)合主辦的“中國(guó)航空航天增材制造技術(shù)發(fā)展論壇”在上海滴湖舉辦。上海探真激光首席科學(xué)家、華中科技大學(xué)教授曾曉雁在本次論壇上發(fā)表了題為“激光增材制造金屬零部件：航空航天工業(yè)中變革性的智能制造技術(shù)”的主旨報(bào)告。

△上海探真激光首席科學(xué)家、華中科技大學(xué)教授曾曉雁

曾教授在報(bào)告中介紹了激光選區(qū)熔化增材制造技術(shù)與裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)、激光增材制造技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)等內(nèi)容。

通過對(duì)電弧熔絲、電子束熔絲、電子束選區(qū)熔化、激光直接成形、激光選區(qū)熔化五種常用的金屬增材制造技術(shù)的對(duì)比，曾教授認(rèn)為激光選區(qū)熔化（SLM）過去是、未來(lái)依然是最主流的金屬零部件增材制造技術(shù)。

對(duì)比來(lái)看，激光選區(qū)熔化具有諸多的優(yōu)勢(shì)，比如打印精度高、后續(xù)機(jī)加工量小等。但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，比如打印速度慢、成形尺寸小等。為了解決這些問題，SLM技術(shù)與裝備正朝著大尺寸成形缸、多光束同時(shí)成形方向發(fā)展。

金屬3D打印設(shè)備主要的技術(shù)路線包括以下三種：

• 長(zhǎng)焦距f-θ場(chǎng)鏡；
• 單臺(tái)激光振鏡沿著不同加工區(qū)域移動(dòng)；
• 多鏡拼接并行掃描——成為大尺寸SLM成形技術(shù)裝備的主流方向
  

為了解決上述技術(shù)問題，2015年，華中科技大學(xué)在國(guó)際上率先研制出四激光束SLM原型設(shè)備；2018，上海探真將相關(guān)技術(shù)發(fā)揚(yáng)光大，開發(fā)出尺寸更大的SLM裝備。設(shè)備配備了4個(gè)1000W的激光器，打印成形尺寸可以達(dá)到500*500*1000mm。

之后，曾教授橫向?qū)Ρ攘藬?shù)控機(jī)床行業(yè)、鑄造行業(yè)和增材制造行業(yè)。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年全球數(shù)控機(jī)床行業(yè)的總規(guī)模達(dá)到1492億美元，2019年中國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)總規(guī)模達(dá)3270億元。2019年，中國(guó)鑄造產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值約為6000億元。而2019年，全球增材制造市場(chǎng)規(guī)模僅為118.67億美元。曾教授表示：增材制造距離主流制造技術(shù)還有相當(dāng)長(zhǎng)的距離，與數(shù)控機(jī)床和鑄造行業(yè)相比，增材制造的市場(chǎng)規(guī)模僅占比1%左右。

當(dāng)前SLM技術(shù)面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)，全球的研究機(jī)構(gòu)及公司都在努力提出自己的解決方案。如何有效提高成形效率，降低金屬3D打印機(jī)的使用成本，仍然是競(jìng)爭(zhēng)的核心與焦點(diǎn)。

在隨后的采訪中，曾教授向南極熊透露：“目前上海探真主要專注于裝備研發(fā)、生產(chǎn)，團(tuán)隊(duì)有70多人。除了對(duì)外銷售設(shè)備之外，也對(duì)航空航天、醫(yī)療、電子等領(lǐng)域展開打印服務(wù)，服務(wù)質(zhì)量也得到了同行的高度認(rèn)可。此外，上海電氣內(nèi)部也將這項(xiàng)技術(shù)用于汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)葉片等核心零部件的制造。同時(shí)，上海電氣也意識(shí)到SLM技術(shù)是一個(gè)非常有前景的方向，將投入更大的精力和人力、物力、財(cái)力來(lái)發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)。通過華中科技大學(xué)與上海探真的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，將能夠更好的發(fā)揮雙方的優(yōu)勢(shì)�！�
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