西空智造：“鍛打印+光束整形”，金屬3D打印既要性能，也要效率！

3D打印技術(shù)參考注意到，西空智造正在以一系列的差異化技術(shù)路線在競(jìng)爭(zhēng)激烈的金屬3D打印賽道開拓出一條快速成長(zhǎng)之路。除了其所宣稱的鍛打印、點(diǎn)打印、鴛鴦技術(shù)路線，筆者于12月27日發(fā)現(xiàn)其又推出了光束整形技術(shù)，這使其總的3D打印解決方案更加完整，同時(shí)也體現(xiàn)出該公司的高頻率創(chuàng)新節(jié)奏。

本文接下來將主要聚焦于該公司在激光粉末床熔融3D打印技術(shù)方面的創(chuàng)新進(jìn)行探討。

鍛打印技術(shù)的開發(fā)源于激光沖擊波調(diào)控高性能制造理論。將該技術(shù)與傳統(tǒng)的激光粉末床熔融技術(shù)疊加，在紅外激光掃描實(shí)現(xiàn)粉末熔凝之后，采用脈沖激光對(duì)已成型位置進(jìn)行沖擊波強(qiáng)化，該過程可以將熱梯度導(dǎo)致的拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，通過調(diào)整應(yīng)力場(chǎng)降低了打印過程中的變形、開裂風(fēng)險(xiǎn)；研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)激光沖擊強(qiáng)化后的組織要比常規(guī)激光打印的零件力學(xué)性能要高。

為推動(dòng)鍛打印技術(shù)的發(fā)展，西空智造面向研究界推出了其所謂的“Laser Plus 鴛鴦版”鍛打印設(shè)備，其本質(zhì)是在同一個(gè)打印過程中，部分樣件可執(zhí)行常規(guī)打印，另一部分則執(zhí)行每層的鍛打印，以此進(jìn)行更為廣泛的常規(guī)材料和新材料研究。這種產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式，可以借助多方力量，更快速地推動(dòng)這一新型工藝的驗(yàn)證，并加速推動(dòng)應(yīng)用的拓展。

基于該技術(shù)的應(yīng)用成果已經(jīng)顯現(xiàn)。據(jù)筆者了解，西空智造推出的鍛打印設(shè)備已獲得航空航天領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注。

該公司在11月舉辦的LMAM北京激光制造與增材制造創(chuàng)新發(fā)展大會(huì)上，展出了大量由鍛打印技術(shù)制造的空天零件，受到了來自高校、科研院所專家學(xué)者與企業(yè)代表的重點(diǎn)關(guān)注。

12月，該公司宣布由其鍛打印技術(shù)制造的全3D打印渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)順利完成地面試車。從理論上講，這些經(jīng)過大量零件合并實(shí)現(xiàn)一體化制造的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，將比傳統(tǒng)SLM 3D打印工藝制造后的強(qiáng)度更高、疲勞性能更好，從而能夠顯著提高該發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

12月試車成功的鍛打印渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

面向金屬3D打印對(duì)制造速度的新一輪工藝創(chuàng)新，光束整形技術(shù)已經(jīng)被多家國內(nèi)頭部企業(yè)研發(fā)成功，包括華曙高科、鉑力特、漢邦激光、 鐳明激光等。而西空智造也于12月27日宣布自研成功環(huán)形光斑光束整形技術(shù)。

西空智造表示，其光束整形技術(shù)已被集成進(jìn)其升級(jí)版的Laser Plus設(shè)備 ，與其他品牌的差異化就是實(shí)現(xiàn)了光束整形+鍛打印，以及單獨(dú)環(huán)形光斑打印，為研究提供了更多可能 。同時(shí)它也 強(qiáng)調(diào)，其環(huán)形光斑的耐受功率高達(dá)1000w，遠(yuǎn)高于當(dāng)前其他同行的百瓦級(jí)別。

環(huán)形光斑能夠提高制造效率的根本原因在于其大光斑以及均勻能量分布帶來的對(duì)熔池狀態(tài)的改變。 大光斑可以獲得更寬的熔池，進(jìn)而減少單層的掃描時(shí)間；環(huán)形光斑的能量分布 相比傳統(tǒng)高斯光束也更加均勻，目前已經(jīng)驗(yàn)證其能夠使熔池更加平穩(wěn)，進(jìn)而能夠減少粉末飛濺，提高力學(xué)性能；此外，理論上來說，高功率可搭配更高的掃描速度，可以再進(jìn)一步的提升整個(gè)制造效率。

高斯光束與環(huán)形光束對(duì)比

但這項(xiàng)技術(shù)本身并非沒有問題，那就是單純的使用環(huán)形光斑會(huì)導(dǎo)致表面質(zhì)量粗糙，目前主流的辦法是在填充區(qū)域采用環(huán)形光斑，在外形輪廓處采用小光斑，以此既能提升制造效率，也能獲得理想的表面效果。

而對(duì)于西空智造來說，在堅(jiān)持鍛打印差異化路線的同時(shí)，也 緊跟行業(yè)技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新步伐。它的路線似乎很明確，那就 是既要性能好，也要制造效率高。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作，未經(jīng)聯(lián)系授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。

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