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3D新聞

兩年實(shí)現(xiàn)10余種主流材料國產(chǎn)化,亦莊智慧擊碎3D打印行業(yè)壁壘

星之球科技 來源:北京亦莊官方發(fā)布2021-06-29 我要評(píng)論(0 )   

3D打?。ㄔ霾闹圃欤┮唤?jīng)問世,就帶著“顛覆性”技術(shù)的光環(huán),經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展,3D打印已在航空航天、模具、醫(yī)療、首飾等多個(gè)領(lǐng)域中獲得批量化應(yīng)用,從發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴...

3D打?。ㄔ霾闹圃欤┮唤?jīng)問世,就帶著“顛覆性”技術(shù)的光環(huán),經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展,3D打印已在航空航天、模具、醫(yī)療、首飾等多個(gè)領(lǐng)域中獲得批量化應(yīng)用,從發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴、葉片、隨形冷卻模具、骨科植入物到筆筒、臺(tái)燈,都能夠在3D打印機(jī)下實(shí)現(xiàn)快速成型。用于增材制造的金屬材料被稱為3D打印機(jī)的“墨盒”,是影響金屬3D打印過程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵所在,北京經(jīng)開區(qū)增材制造和新材料技術(shù)創(chuàng)新中心(以下簡稱:創(chuàng)新中心),由中航邁特粉冶科技(北京)有限公司牽頭,聯(lián)合北京科技大學(xué)等單位建設(shè),將增材制造專用材料的研發(fā)延伸到應(yīng)用環(huán)節(jié),兩年實(shí)現(xiàn)10余種增材制造材料國產(chǎn)化,推動(dòng)3D打印在更多領(lǐng)域規(guī)?;瘧?yīng)用。

破解行業(yè)難題,增材制造研發(fā)延伸至應(yīng)用環(huán)節(jié)

走進(jìn)增材制造和新材料技術(shù)創(chuàng)新中心,示范生產(chǎn)線旁邊的展臺(tái)上,擺滿了形狀各異、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬高精密零部件,格外吸引眼球。該中心主任馬騰隨手拿起一個(gè)燃油噴嘴介紹說,燃油噴嘴通過一體化成型,內(nèi)部含有復(fù)雜的流道,用3D打印技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鑄造、焊接方式生產(chǎn),不僅縮短了生產(chǎn)周期,也使零件重量更輕、穩(wěn)定性更好。金屬粉末是3D打印的關(guān)鍵,高溫合金材料成分、制粉工藝、原材料制備等各環(huán)節(jié)都需要突破重重技術(shù)難關(guān)。

上游金屬材料企業(yè)開發(fā)的粉末產(chǎn)品,雖然成分及各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求,但供應(yīng)到下游客戶企業(yè)進(jìn)行3D打印生產(chǎn)時(shí),仍然存在開裂、性能指標(biāo)不合格等現(xiàn)象,這是增材制造行業(yè)領(lǐng)域普遍存在的難題,創(chuàng)新中心探索出一條增材制造和新材料開發(fā)工藝結(jié)合的創(chuàng)新路徑,破解行業(yè)難題。

據(jù)馬騰介紹,2019年中航邁特粉冶科技(北京)有限公司落戶北京經(jīng)開區(qū)之初,在北京經(jīng)開區(qū)支持技術(shù)創(chuàng)新中心建設(shè)政策的引導(dǎo)與扶持下,成立了增材制造和新材料技術(shù)創(chuàng)新中心,在創(chuàng)新中心占地800余平方米的空間內(nèi),搭建了兩條增材制造示范線,同時(shí)引進(jìn)金相組織分析、力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)、熱處理爐等一整套設(shè)備。“我們將原本在下游客戶開展的打印測試前移,在金屬材料研發(fā)過程中,引入3D打印測試組織及性能測試環(huán)節(jié)。”馬騰說,以前根據(jù)需求研制出金屬材料粉末交付客戶單位進(jìn)行打印測試,如今金屬粉末制備完成后在創(chuàng)新中心進(jìn)行3D打印測試,發(fā)現(xiàn)問題時(shí)有針對(duì)性地改進(jìn)成分與制備工藝,直到打印測試合格才交付客戶單位,減少了終端客戶在測試時(shí)可能出現(xiàn)的問題,大大節(jié)省了客戶的產(chǎn)品研制到生產(chǎn)的時(shí)間。

打印檢測、工藝優(yōu)化說起來容易做起來難。一種高溫合金材料往往含有十幾個(gè)元素,至少含有5種合金化元素,3種微量元素,每一種材料的打印測試、成分優(yōu)化、制粉工藝調(diào)整及打印工藝優(yōu)化,往往需要經(jīng)歷至少3輪以上的測試,不斷尋找關(guān)鍵影響因素并進(jìn)行優(yōu)化。得益于創(chuàng)新中心這個(gè)平臺(tái),通過與高校科研院所、行業(yè)龍頭企業(yè)協(xié)同研發(fā),中航邁特不僅持續(xù)提升了研發(fā)能力,還加快了制粉工藝優(yōu)化的速度。

解應(yīng)用商之難,助產(chǎn)品創(chuàng)制周期縮短兩月以上

“幫助我們縮短了幾個(gè)月的研發(fā)周期,新產(chǎn)品的注冊上市更有把握了。”近期,創(chuàng)新中心收到了一家醫(yī)療器械領(lǐng)域客戶企業(yè)的感謝信息,印證了應(yīng)用測試與新材料研發(fā)相結(jié)合路徑創(chuàng)造的效益。

這家醫(yī)療器械客戶企業(yè),研發(fā)了一款新型骨科植入物,為骨科疾病相關(guān)適應(yīng)癥患者植入骨骼假體,恢復(fù)肢體機(jī)能。這家企業(yè)選擇3D打印進(jìn)行定制化生產(chǎn),并采用中航邁特開發(fā)的金屬材料。在金屬材料研制開發(fā)后,通過創(chuàng)新中心打印測試、優(yōu)化工藝,交付給這家企業(yè)后,快速生產(chǎn)出符合性能指標(biāo)的產(chǎn)品,為其縮短了2-3個(gè)月的研發(fā)周期。

如今,3D打印技術(shù)在航空航天、數(shù)字醫(yī)療、汽車、軍工、模具等眾多行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。如同這家醫(yī)療企業(yè)一樣,中航邁特的客戶普遍對(duì)增材制造材料研發(fā)交付節(jié)點(diǎn)有著嚴(yán)格的要求,創(chuàng)新中心憑借應(yīng)用測試與新材料研發(fā)相結(jié)合的方式,聯(lián)合高校、科研機(jī)構(gòu)開展技術(shù)攻關(guān),符合性能指標(biāo)、符合生產(chǎn)需求的產(chǎn)品及時(shí)交付,為眾多客戶企業(yè)縮短了研發(fā)周期。

經(jīng)過幾年的研發(fā)與技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累,創(chuàng)新中心知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面,已申報(bào)涵蓋新產(chǎn)品、新工藝、新材料,制粉技術(shù)、制粉裝備等領(lǐng)域的52項(xiàng)專利,其中發(fā)明35項(xiàng)。今年初又布局了將近80項(xiàng)專利,用創(chuàng)新技術(shù)推動(dòng)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。

加碼材料研發(fā),10余種主流合金材料國產(chǎn)化

創(chuàng)新中心通過將新材料的研發(fā)延伸至增材制造應(yīng)用環(huán)節(jié),使得中航邁特新材料研發(fā)工作更具有針對(duì)性,3D打印應(yīng)用的主流材料,快速在北京經(jīng)開區(qū)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

據(jù)馬騰介紹,創(chuàng)新中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)在兩年時(shí)間里,已經(jīng)研發(fā)攻關(guān)實(shí)現(xiàn)了十余種3D打印領(lǐng)域主流材料國產(chǎn)化,其中包括至少6種高溫合金材料和鈦合金材料,2種鋁合金材料。主流材料的國產(chǎn)化打破了國際壟斷,降低了成本、縮短了研發(fā)供應(yīng)周期,推進(jìn)3D打印技術(shù)向多領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用快速邁進(jìn)。

GH3230高溫合金材料是3D打印領(lǐng)域普遍應(yīng)用的材料,由于這種材料工藝化困難,打印過程中開裂、性能不合格等問題難以解決,此前這種材料的國內(nèi)市場被幾家國外企業(yè)壟斷。在創(chuàng)新中心,研發(fā)團(tuán)隊(duì)與多家高校與科研院所協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng),經(jīng)過8個(gè)月左右時(shí)間,進(jìn)行了至少6輪次的工藝優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)了GH3230高溫合金材料的國產(chǎn)化替代。

未來,創(chuàng)新中心將不斷提升研發(fā)能力。據(jù)馬騰介紹,3年內(nèi)將擴(kuò)大創(chuàng)新中心空間,增加增材制造示范生產(chǎn)線,還將把創(chuàng)新中心建設(shè)成為行業(yè)領(lǐng)域的公共服務(wù)平臺(tái),為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。


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