3D打印:掀起你的盖头来——专访西安铂力特激光成形技术有限公司总经理薛蕾

2017年10月16日 9:1 6254次浏览 来源:   分类: 新材料前沿   作者:

       普通的平面纸张打印到材料立体打印成形,是工业制造技术的一次革命。近些年,3D打印是一个时尚的词语,神奇而神秘。
  两年前的8月,国务院总理李克强主持国务院专题讲座,观看了3D技术应用成果展示,听取了中国工程院院士、西安交通大学教授卢秉恒介绍我国制造业发展现状、世界3D打印主流技术和将带来的科技重大突破……李克强在专题讲座上强调,用新理念新技术推动中国制造由大变强,以大众创业万众创新促发展形成新动能。3D打印因此走到了前台。
  日前,带着对3D打印的神奇与神秘,记者与新媒体材料+的同行,到西北工业大学、西安交通大学、航天六院专访了3D打印的专家学者。本篇为专访西安铂力特激光成形技术有限公司(简称铂力特)总经理薛蕾。
  铂力特是中国领先的金属增材制造技术全套解决方案提供商。公司脉承于创始人黄卫东教授1995年开始的金属增材制造技术研究,成立于2011年,目前是国内规模最大、技术实力最强的金属增材制造技术企业。
  当天约好是下午3点与材料+联合采访3D打印专家、铂力特总经理薛蕾。走进一看,铂力特公司一点也不起眼,厂房淹没在绿树成荫之中。这家不起眼的公司却干着了不起的事业,她是以西北工业大学凝固技术国家重点实验室为技术依托组建起来的一家高科技股份制企业,是科技成果转化的重要基地之一。找薛蕾洽谈合作的人很多很忙,一直到下午4点,我们才走进了总经理的办公室。
  记者对3D打印有一种神奇而又神秘的感觉,见到薛蕾则有一种惊讶的感觉,眼球里的博士研究生、教授、总经理、3D打印专家像3D产品一样立体呈现:帅气、年轻、身高应该在一米八左右。完全是“高大上”的形象。就是他,一位80后走在了中国3D打印高科技企业的前端。
  揭开3D打印的面纱
  对于更多人来讲,3D打印是神奇的也是神秘的地带。薛蕾说,3D打印就是增材制造,它融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料切削、组装的加工模式不同,是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法,从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束,而无法实现的复杂结构制造变为可能。3D打印的这种方式好比燕子筑窝,但比燕子筑窝更为复杂而艺术化。燕子嘴就是挤压、烧结、熔融、光固化、喷射的工具,逐层叠加的泥就是3D打印的材料。专访薛蕾是给记者补上了一堂什么是3D打印(增材制造)的制造业“进化”的知识。
  神秘的3D打印在专访中慢慢揭开了神奇而神秘的面纱,面纱下掌握的技术却是铂力特的核心。原理谁都可以明白,能将原理转化为现实则是睿智的比拼。铂力特团队不但具备专业的知识、丰富的经验,而且坚持不断突破、追求技术创新,已经成为目前国内规模最大、技术实力最强的金属增材制造技术提供商之一,不但提供产品,还提供技术输出。能提供3D打印技术输出足见铂力特的实力。
  薛蕾说,在一些关键的3D打印材料方面,铂力特不断超越自己,某些方面已经引领产业向前发展。比如,铂力特对金属钨在3D打印技术上进行了系统的研究,基本解决了难熔金属钨的激光精密成形,成为国内第一家可以打印钨材料的企业。在珠海航展上亮相的“光栅”就是用钨材料3D打印而成,且达到了很高的致密度。“光栅”的亮点在于钨材料硬度强、脆性大、导电性差、机加工困难,采用传统的减材制造工艺难以形成复杂的零件。而且钨材料的熔点在金属中最高,熔点高达3400℃,是典型的难熔金属,成形更加困难。可见,铂力特对材料与工艺创新已经走在前列。
  铂力特一直在努力填补材料的市场空白。铂力特在高性能致密金属零件的激光立体成形制造、金属零件的激光修复再制造,涵盖钛合金、高温合金、金属铜、不锈钢、模具钢、铝合金等材料领域拥有自己的核心技术,拥有授权的中国发明专利含国防发明专利10多项。
  智慧+勤劳的付出,铂力特让自己的3D打印成果立体呈现,开创国内金属增材制造技术先河、拥有的专利基本覆盖金属3D打印技术的重要领域、研制并出售了国内第一台大型金属3D打印商用化设备、“激光立体成形技术及国家C919飞机复杂钛合金构件生产制造”项目获得国家重大科技成果转化项目资助等。
  技术先进、设计自由、制造简单——这是铂力特的奋斗目标。为了让设计师们享受更自由的设计空间,铂力特将自主研发的金属3D打印设备与拓扑优化软件相结合,充分挖掘3D打印的潜力,创作打印出了更优、更轻的零部件。比如拓扑优化机械臂实现减重67%,推进了整个装备协同轻量化。钛合金材料打印的拓扑优化展示件减重75%,3D打印的这些复杂器件与采用传统工艺生产相比,流程更快,质量更轻,性能更优。
  铂力特还是国内第一家可以3D打印铜材料的企业,其选区激光熔化技术为实现3D打印航天、航空等领域复杂结构铜合金零部件提供了可能,对缩短研发、加工周期、节约制造成本奠定了基础。目前,3D打印已经为C919飞机制造了上缘条激光成形毛坯。同时,铂力特在3D打印民用方面更显“亲民性”,比如钛合金3D打印印章、十二属相等。
  铂力特,掀开了3D打印的神秘面纱。
  材料是3D打印的“瓶颈”
  针对3D打印中有粉末材料与丝材打印的存在。薛蕾说,两种材料打印工艺稍有差别,打印出来的产品各有千秋,目前采用粉末材料是3D打印的主流。
  记者问3D打印看似很火热,有的投资商想涉足其中,但几年过去了似乎普及仍有难度。薛蕾说,从3D打印本身来讲,肯定是一个朝阳产业,未来二三十年应该处于一个发展的上升通道。现在很多人看好3D打印产业,也想挤身进来却又不敢轻易进入。
  一是国内为3D打印提供的原材料质量不够稳定,这对于3D打印成形产品是致命的。原材料质量均匀的稳定性很重要,这也是国内原材料企业应该努力的方向。未来谁能提供更多更好均匀、稳定、持续的3D打印原材料,谁就能在3D打印中分到更大的蛋糕。
  二是为3D打印提供的材料品种少,制约了3D打印的普及步伐,缩小了3D打印发展的点、线、面。研制更多的3D打印原材料才能加快3D打印的发展速度,推广到更宽更广的民用领域。薛蕾说,现在相对成熟的3D打印材料是钛合金。
  三是3D打印材料成本偏高,只有打印材料成本大幅度下降,才能为3D打印走向民用化市场创造条件。3D打印领域市场潜力大,从上游基础材料的研发到下游链条的延伸都有着广阔的发展空间与市场空间。
  薛蕾说,材料的稳定、品种、成本是3D打印发展的“瓶颈”,也是3D打印的动力。
  3D打印PK传统制造
  对于3D打印与传统制造的优势对比。薜蕾说,3D打印与传统有相融性也有差别性,3D打印不可能完全取代传统制造。3D打印更适合一些复杂的高端化定制产品,让传统制造中的不可能变为可能。3D打印是对传统制造的技术性突破,但不要去神话3D打印,要把3D打印当作一个实体、一个装备来做,而不要像股市那样当作一个概念来炒,那样的话就误读了3D打印的科学价值。
  薛蕾说,传统制造是开实实在在的模具来组织生产,稍有变化,模具就没用了,导致成本偏高,浪费较大,而且复杂的构件既没法开模更不要谈制作生产了。3D打印则是通过软件与数控系统来进行,只要拥有精湛的优秀的工艺设计师在电脑上操作便可实施。他说,3D打印的工艺设计师非常重要。美国三维系统公司首席执行官阿维·赖兴塔说,3D打印“的确是一种巧夺天工的技术。”
  3D打印PK传统制造各有千秋,简单的东西用3D打印成本高而且没有必要。复杂的构件传统制作不了,通过设计软件与数控实施3D打印,综合成本反而偏低。薛蕾说,3D打印是为了将复杂变得简单,解决了传统工艺无法解决的问题,这是3D打印工艺的价值体现。
  李克强总理指出,3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术,实现了制造从等材、减材到增材的重大转变,改变了传统制造的理念和模式,具有重大价值。
  印象薛蕾
  专访中,伴随薛蕾对增材制造与3D打印技术的一一道来,揭开了3D打印神秘的面纱,颠覆了记者对3D打印不解的理念,看到了3D打印巧夺天工的神奇。
  专访薛蕾,娓娓而谈之中,颠覆了记者对博士的印象。薜蕾帅气、阳光、健谈、没有“孔夫子”的感觉,眉宇间却有睿智飞扬。谈吐之间,随和,亲近,谦虚,甚至还有几分可爱,尤其是饭桌上他来了句:“双节棍,哼哼哈嗨。”让记者看到了3D打印新工艺与新时代博士的时代节拍。
  记者问铂力特圆圆的企业标识是否隐藏着太极的韵味。
  薛蕾诙谐地解读,圆圆的上面橙色、下面银色、中间留空的企业标识很有意义。橙色喻意3D打印过程中激光与加工时的飞溅,层片状的银色喻意增材制造,中间留空像眼睛喻意目光慧眼与长远。标识上面是光,下面是粉,另外也有中国的“太极”味道。仔细想想,3D打印真像睿智的太极,一推一柔,便在四两拨千斤的过程中把复杂便为简单,实现了减材、增材的制造效果。

责任编辑:陈岩

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