華南理工大學是我國最早研究增材製造的高校之一，積累了多種不同的技術。下麵這篇演講，幹貨滿滿。

△廣州雷佳總經理 王迪

　　在2020年的“中國增材製造產(chan) 業(ye) 發展蕪湖（繁昌）高峰論壇”上，廣州雷佳總經理 王迪發表主題演講，題目是《粉末床激光熔融增材製造準備與(yu) 工業(ye) 應用》，以下是本場演講的現場速記，經大會(hui) 組委會(hui) 授權發布。

　　王迪：我報告的內(nei) 容主要分成四個(ge) 方麵。首先團隊方麵，我們(men) 團隊負責人是楊永強教授，還有其他四位年輕的老師，我是其中之一，主要核心的是5個(ge) 老師，我們(men) 團隊還有一個(ge) 外專(zhuan) 千人，兩(liang) 位優(you) 秀的博士後，還有三十幾位學生。我們(men) 的金屬增材研究工作包括四個(ge) 方麵：

　　粉末床金屬增材，

　　等離子金屬增材，

　　激光送粉增材，

　　激光的送粉增減材。

　　
粉末床金屬增材是我們(men) 最基礎的工作，也是最主要的。

　　基於(yu) 學校的研究成果，我們(men) 成立了廣州的雷佳增材科技有限公司，並且進行了產(chan) 品的銷售。公司有40多個(ge) 人。目前有十幾台設備在做創新應用。

　　主流的金屬增材製造技術主要是激光粉末床、激光送粉成型、電子束粉末床、還有等離子成型等。

　　粉末床基本原理主要是激光傳(chuan) 輸，剛才有專(zhuan) 家周教授講的光纖激光器這一塊，我也是從(cong) 光纖激光器從(cong) 40多萬(wan) 一台200瓦的，到後來30萬(wan) 和20萬(wan) ，再多後來的十幾萬(wan) ，到現在的8萬(wan) ；進口的也是激光傳(chuan) 輸，聚焦了之後大概獲得50—100微米的光斑，鋪粉的粉末刷、粉末柔性刷，燒結後重新鋪一層粉末，一層一層打印，這個(ge) 是基本的原理。

　　研發中的關(guan) 鍵技術，比如說軟件控製還有腔體(ti) 裏麵的氣體(ti) 循環，2007年在廣州瑞通的產(chan) 業(ye) 化合作的時候，當時就沒有氣體(ti) 循環這個(ge) 東(dong) 西，打完之後腔體(ti) 就是黑糊糊的，零件打出來雖然漂亮，但是打印完之後整個(ge) 腔體(ti) 黑乎乎的；還有激光的精確控製；還有柔性鋪粉，柔性鋪粉這一塊行業(ye) 裏麵都是用柔性的矽膠條；還有加工質量的實時監控這一塊的研究非常熱門，國內(nei) 外這一塊是非常大的短板，怎麽(me) 實現加工過程並反饋仍然是非常重要的；還有大尺寸零件，今年的TCT我們(men) 可以看到大尺寸是非常大的主流；還有應用的增長點，這裏麵也有很多關(guan) 鍵的技術。

　　像右上圖就是氣體(ti) 循環比較差的，打印完之後他整個(ge) 玻璃窗都是黑的，當然我們(men) 做激光加工製造腔體(ti) 黑了之後還是挺危險的——我們(men) 最近振鏡壞了好幾套，因為(wei) 聚焦的鏡片發黑了之後對激光的吸收導致鏡麵很熱，長期累積之後就壞掉了，所以腔體(ti) 內(nei) 氣體(ti) 循環效果還是很重要的。

　　華南理工大學在設備研究開發做的工作，從(cong) 2004年開發了設備，在2007年的時候我們(men) 和廣州瑞通產(chan) 業(ye) 化合作，後來在2011年的時候有商品化的設備在市場上推廣，在軟件上麵進行了迭代和開發，其實軟件也是無止境的工作，因為(wei) 工藝要根據客戶的產(chan) 品和要求不同的材料進行改進，所以對軟件就不停的提一些要求。那這裏麵很關(guan) 鍵是路徑的規劃，如何實現大尺寸零件的可控，如何實現緊密尺寸零件的高精度成型都是非常重要的。

　　在軟件裏麵比較先進的地方就是對每個(ge) 零件、每一層參數都是可以單獨控製的，從(cong) 激光參數到掃描方式都是一個(ge) 零件的每一層，因為(wei) 每次打印的時候都是可以將很多零件一同打印，每一個(ge) 零件的參數可以單獨設置的。

　　因為(wei) 我們(men) 現在光纖激光器有兩(liang) 種模式，一個(ge) 是連續模式，一個(ge) 是調控模式，調控模式就是調製。現在主流還是用連續激光，這個(ge) 模式有一個(ge) 好處，就是在我們(men) 打印高溫合金的時候有一些鈦、鋁含量比較高的情況下裂紋傾(qing) 向是非常嚴(yan) 重的，這個(ge) 模式可以精確控製激光的能量，有可能會(hui) 解決(jue) 高溫合金裂紋的問題。在核心機械這一塊我們(men) 專(zhuan) 利從(cong) 實用到發明專(zhuan) 利多軟件目前有300多項，從(cong) 機械結構還有軟件、工藝和應用。

　　現在從(cong) 事金屬增材製造各位老師都知道，國內(nei) 做3D打印的還是挺多家的，各家各有優(you) 勢，那這一塊我總結的我們(men) 這種設備特點，比如說第一項活塞整個(ge) 全盤做的，因為(wei) 我們(men) 經常換粉，就保證換粉的時候換的幹淨，還有在軟件方麵的，還有過濾方麵的效果。

　　目前這個(ge) 軟件已經完全兼容了多種型號設備，包括從(cong) 50到100，到100E，100E主要是定位在教育行業(ye) 裏麵，Dimetal280，300設備主要是多材料成型，還有一些合作的麵向和平材料的設備，還有目前的大尺寸的500設備。因為(wei) 金屬打印他打印完之後就跟傳(chuan) 統激光加工一樣，他的精度的問題就是對不同的幾何特征都要進行專(zhuan) 門的成型規律的研究，這一塊也是做了大量的工作，就分成薄板、圓孔、傾(qing) 斜角度等等這一些都有製造方麵的工藝約束，針對他成型圓孔打了之後圓的或者是不圓的，讓我們(men) 怎麽(me) 在工藝和提前設計的時候解決(jue) 這些問題，這個(ge) 目前基本上都已經實現了一些方案的解決(jue) 。

　　那這個(ge) 裏麵還有精密的，特別是微細結構0.2毫米微結構在激光的路徑規劃上麵還有一個(ge) 激光的延時上麵要有精確的控製才能獲得想要的效果。

　　目前從(cong) 學校到產(chan) 業(ye) 化平台，公司現在技術實現了6大領域的推廣，在航空航天這方麵做的少一些，在汽車、醫療、工業(ye) 模具、珠寶應用、教育科研這一塊展開了大量的創新服務。接下來就是比較有特色的地方我與(yu) 大家分享一下。

　　第一個(ge) ，桌麵型的金屬3D打印設備，這個(ge) 挺有意思的，在德國有一家企業(ye) Realizer公司曾經推出來桌麵型的金屬打印機，後來在全世界範圍那邊很少聽說，但是我們(men) 推出來之後發現客戶還是要桌子，所以還是把桌麵型改成小型的設備，叫Dimetal50，這個(ge) 設備聚焦的光斑就比較細，尺寸就比較精細。

　　第二個(ge) 是大尺寸的SLM設備的開發，因為(wei) 這個(ge) 是趨勢，在航空航天目前需求量還是挺大的，今年年初之後這一塊發展很快，我們(men) 在這方麵稍微晚了，像國內(nei) 的鉑力特、易加三維、華曙高科等公司推出了大型的設備，我們(men) 研究開發的是一款500的設備。

　　這個(ge) 設備現在剛推出來樣機，現在開發的是400×400和600×600的設備，現在是在做的過程當中，這個(ge) 是在打印尺寸的樣件，就是500×250，這個(ge) 是500×250的幾何特征的典型樣件的測試。

　　第三個(ge) ，多種材料3D打印，我個(ge) 人當時覺得市場可能比較小，推出後，客戶那邊科研領域要求還挺多的，目前賣了6—7台設備在科研院所裏麵，這個(ge) 可以實現最多一次四種材料的同時成型，這個(ge) 材料肯定要針對物性進行分析。這個(ge) 是在軟件和送粉結構進行了創新，這個(ge) 是在Z方向，這個(ge) 實現起來相對來說比較容易，就是Z字方向實現不同的材料切換就可以了。這個(ge) 是打印的樣件。

　　當然在XY方向的多材料目前在全世界所了解的都是非常少的，就是在XY方向實現不同材料的成型梯度成型學術方麵還是可以的，這一塊工作是畢業(ye) 的師兄在韶關(guan) 學院跟我們(men) 有一些項目。

　　第四，銅的增材，我們(men) 發現銅合金的反射率特別高，最近打印銅的時候就燒了一個(ge) 振鏡，可能他打印的件稍微大了一點，打印的時候工程師沒有看到發熱並一直在打印，就將貴重的鏡子燒掉了。銅合金打印，致密度基本上達到99%，但是純銅目前還是打印難題。有幾家公司打印純銅的效果目前是不錯的，當然我們(men) 純銅打印沒有完全解決(jue) ，但是我們(men) 跟深圳的一家公司準備用藍光激光進行金屬增材製造。因為(wei) 我看了焊接效果用藍光的話基本上可以實現無飛濺的焊接，所以這一塊技術還是值得期待的，但是藍光效果有點差，看看怎麽(me) 解決(jue) 。

　　工業(ye) 應用案例，我們(men) 團隊做的工業(ye) 案例跟大家分享一下。我們(men) 做的材料基本上是商品化的，大家都可以做，隻要你有設備和功率密度達到要求的話這些設備都可以做，大家都是一樣的，看大家誰的質量和效率控製好，誰的後處理做的好。

　　我們(men) 跟英國的公司用3D打印高附加值的過濾器，比如說用打印耐熱、耐腐蝕的高溫合金的過濾器。還有一個(ge) 就是我們(men) 給有特殊的應用行業(ye) 也是叫過濾器載體(ti) ，也是很有意思的。還有微反應器不同的液體(ti) 在流道裏麵進行攪拌，攪拌出來之後就達到了非常好的混合效果，這個(ge) 也是麵向珠三角市場開發的，這個(ge) 就是反應器通過大尺寸結構設計獲得更好的效果。

　　這個(ge) 是萬(wan) 能鑰匙案例，就是從(cong) 鑰匙傳(chuan) 統的加工鑰匙不是很美觀，當時幫一個(ge) 英國的鑰匙公司進行開發的，開發完之後我們(men) 看到最終的右下角的圖片，後來一報價(jia) 他跟傳(chuan) 統加工的價(jia) 格相差有點大，後來就放下這個(ge) 項目，但是項目後來整理一下發了一篇論文。這個(ge) 是通過3D打印製造了我們(men) 自己設備上的門把手，這個(ge) 是3D打印熱門之後很多人說3D打印我設備上關(guan) 鍵零部件可不可以，我們(men) 就找了門把手的零件。還有模具這一塊，深圳光韻達深圳德科在這塊做了很多的工作，我們(men) 也在這塊做了很多工作，這個(ge) 是直接打印模具，就是冷卻通道的模具。

　　這個(ge) 叫嫁接模具的打印，主要是為(wei) 了節約成本，因為(wei) 有些模具比較重的話在某些部位添加隨形的通道，這塊我們(men) 把底座加工再用激光堆接的方式打的隨形的這一部分為(wei) 客戶節約一些成本。這個(ge) 也是另外的嫁接案例。還有就是像比較有意思學生創新，這個(ge) 活動當時一起參加新加坡全世界3D打印的比賽，這個(ge) 作品沒有拿獎，另一個(ge) 作品拿了特等獎也是一個(ge) 算盤打印完之後就可以直接活動的珠子。還有我們(men) 最近在做的銅合金，致密度可以達到98.88%，因為(wei) 當時客戶要的比較急所以給他先做了一下還有銅客戶的樣件，這個(ge) 是給客戶作為(wei) 加工服務給他們(men) 提供建議，我就拍了一些，還有在衛浴裏麵的應用，這個(ge) 是銅件。

　　還有其他的應用，比如說耳機、醫療的修複，還有在醫療上麵的產(chan) 品。這兩(liang) 個(ge) 是客戶，但是具體(ti) 應用場合我不太清楚，這個(ge) 也是醫療件，這個(ge) 是散熱的，還有一個(ge) 是香港的老師讓我們(men) 打印的薄壁件，0.5毫米加工沒有問題的，但是打印這麽(me) 大的0.5的毫米一打就變形，後來就把他們(men) 加上了支撐的三格，打印完之後割完還是變形的，但是這個(ge) 老師還是挺感興(xing) 趣的。

　　基於(yu) 我們(men) 的研究還有一些開發，我們(men) 也是把很多素材整理為(wei) 專(zhuan) 注的形式，像激光選區熔化，還有金屬增材製造3D打印技術等。最後總結: SLM技術在工業(ye) 應用領域還是非常迅速的，這幾年我都在一線這邊，但是他仍然受限於(yu) 效率還有尺寸範圍打印質量的可靠性的問題，下一步團隊還是針對SLM打印範圍、智能化控製等問題進一步研究開發與(yu) 提升，希望與(yu) 我們(men) 的上遊粉末、下遊應用、科研探索等方麵的供應商和客戶保持良好的互動交流與(yu) 合作。

　　謝謝大家！

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