金屬3D打印作為3D打印技術(shù)中發(fā)展最快的一個部分，其打印設(shè)備的銷量將在下一個十年增長48%,，金屬材料也將達(dá)到32%的增長率,。隨著設(shè)備價格的降低,，應(yīng)用金屬3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)將會越來越多,。為此,，OFweek3D打印網(wǎng)編輯獨(dú)家專訪了天津清研智束科技有限公司常務(wù)副總經(jīng)理郭超博士，一起探討金屬3D打印產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展的重點(diǎn)方向,。

　　天津清研智束科技有限公司常務(wù)副總經(jīng)理郭超博士

　　天津清研智束科技有限公司作為一家初創(chuàng)公司,，依托清華大學(xué)天津高端裝備研究院進(jìn)行技術(shù)產(chǎn)業(yè)化而創(chuàng)立，在3D打印領(lǐng)域有哪些核心技術(shù),？

　　郭超：我們的核心技術(shù)是粉床式電子束3D打印,，它是以電子束作為熱源，在粉床上通過逐層熔化金屬粉末來構(gòu)建3D實(shí)體,。全球最早將粉床式電子束金屬3D打印技術(shù)商業(yè)化的企業(yè)是瑞典的Arcam AB公司。我們的技術(shù)來源于清華大學(xué)機(jī)械工程系,，是國內(nèi)最早研究該技術(shù)的團(tuán)隊,。

　　電子束3D打印非常有特點(diǎn)，有些激光3D打印做不了的,，電子束就可以做,。比如對于激光有高反射率的金屬、脆性金屬,，電子束打印的效果要優(yōu)于激光,。為此,，我們大概從2000年就開始跟蹤這項技術(shù)，積累了很多相關(guān)專利,，比如獲得了國內(nèi)最早的粉床式電子束金屬3D打印專利,。同時，國內(nèi)第一臺用于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)新材料的樣機(jī),，也是我們團(tuán)隊做出來的,。從去年開始，依托清華大學(xué)的技術(shù)積累,，我們希望將該樣機(jī)從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)變成為商業(yè)化的產(chǎn)品,。

　　本次展會中，清研智束科技主要展示的產(chǎn)品有哪些,？和同類型產(chǎn)品相比,，有何特色？

　　郭超：目前,，我們的電子束3D打印設(shè)備QbeamLab已經(jīng)可以接受訂貨,。我們都知道,，金屬3D打印主要有兩種熱源，一種是激光,，另一種就是電子束,。其中激光熱源使用的比較多，但是電子束熱源功率可以達(dá)到更高水平,，大部分能量可以被材料吸收,，吸收率達(dá)90%甚至更高，因此打印效率更高,，一般是激光3D打印設(shè)備的2到5倍,；另外，電子束3D打印流程更短,，整體打印溫度更高,，打印出來的結(jié)構(gòu)組織同時經(jīng)過熱處理，不需要后續(xù)熱處理過程,；另一方面,，電子束3D打印可在真空環(huán)境進(jìn)行，可以最大限度保護(hù)材料不被污染,，甚至有提純作用,。綜合而言，激光和電子束3D打印各具優(yōu)勢，誰也無法取代對方,。

　　基于電子束3D打印的諸多技術(shù)優(yōu)勢,，我們的設(shè)備QbeamLab也做了很多創(chuàng)新或改進(jìn)，以適應(yīng)柔性化制造的需求,。首先是采用主動式送粉方式,，對于粉末流動性要求不高，并且粉末利用率大大提升,，只需要1到2公斤粉末設(shè)備就可以運(yùn)轉(zhuǎn),，更利于金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用普及。另外,，通過模塊化設(shè)計大大增加了設(shè)備柔性,，例如粉末模塊可整體替換，方便粉末更換和清理,，大大提升了設(shè)備的使用效率,。第三方面是軟件技術(shù)，我們的軟件完全自主研發(fā),，并做了整合優(yōu)化,。設(shè)備可直接讀取三維STL文件，邊切片邊打印,。另外我們的軟件中還內(nèi)置了強(qiáng)大的路徑規(guī)劃與能量控制引擎,，使得材料工藝開發(fā)更加便捷，增強(qiáng)了設(shè)備效率及柔性,。柔性制造,，也是金屬3D打印設(shè)備未來發(fā)展的重要趨勢。

　　隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，越來越多廠商開始關(guān)注金屬3D打印,。目前國內(nèi)金屬3D打印產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何？實(shí)際應(yīng)用情況怎樣,？

　　郭超：根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù),，目前國內(nèi)有30多家金屬3D打印設(shè)備企業(yè)，其中幾乎都是是做激光3D打印方面的,。雖然跟國際水平仍有差距,，但國內(nèi)金屬3D打印正處于快速發(fā)展階段，整體水平也在逐步提升,。

　　目前金屬3D打印在醫(yī)療,、模具以及航空航天方面都取得了實(shí)際應(yīng)用，但是應(yīng)用水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,，規(guī)模效應(yīng)還未形成,。這其中最主要的原因是設(shè)計師的欠缺,，目前大部分設(shè)計師沒有接受過3D打印教育和系統(tǒng)培訓(xùn),，其設(shè)計思路還是按照傳統(tǒng)的鑄造或鍛造方法,，從而限制了3D打印的發(fā)展。因此,，金屬3D打印產(chǎn)業(yè)要真正發(fā)展起來,，首先設(shè)計環(huán)節(jié)需要發(fā)展起來,。

　　相對于其他打印方式，金屬3D打印主要有哪些難點(diǎn),？目前主流的金屬3D打印技術(shù)主要有哪些,？各有何優(yōu)缺點(diǎn),？

　　郭超：金屬3D打印需要克服的難點(diǎn)一個是高溫，因?yàn)榻饘俨牧先埸c(diǎn)較高,；另一個就是高應(yīng)力，因?yàn)榻饘俨牧峡焖倮鋮s凝固過程中內(nèi)應(yīng)力很大,；除此之外,，組織及性能控制方面也是一大難點(diǎn)，因?yàn)榻饘?D打印部件是要直接使用的,，不像非金屬材料模型,，而一旦使用就涉及到部件的機(jī)械強(qiáng)度。需要控制好微觀組織,，才能達(dá)到力學(xué)性能要求,，最終才能實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用。

　　目前主流的金屬3D打印技術(shù)大體可分為兩類,，一類是噴粉或熔絲方式,，另一類是基于粉床方式。前者適合打印一些大型構(gòu)件,，甚至可達(dá)十幾米,，但是打印細(xì)微特征就難以勝任。后者更加適合打印一些精細(xì)結(jié)構(gòu),，比如多孔或網(wǎng)格狀的結(jié)構(gòu),，但在尺寸方面就相對會有所限制。

　　近些年，金屬3D打印逐漸滿足了小批量生產(chǎn)生產(chǎn)需求,。目前金屬3D打印主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域,？未來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)還有哪些難題待解？

　　郭超：3D打印更適合于個性化定制,、小批量的生產(chǎn),，如果零件形狀固定，只是復(fù)制生產(chǎn),，3D打印就沒有優(yōu)勢了,。我認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)3D打印大規(guī)模批量生產(chǎn)主要難題還是在設(shè)計方面,。設(shè)計方面現(xiàn)狀不改變的話,，3D打印應(yīng)用就找不到其真正的價值。

　　另一個方面就是材料難題,，如果我們可以研發(fā)一些新材料,，使得3D打印效果優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。比如鈦鋁基合金的葉片,，用傳統(tǒng)方法加工容易產(chǎn)生裂痕,，而用電子束3D打印成功率會很高，這樣就可以實(shí)現(xiàn)3D打印批量化生產(chǎn),。

　　目前,，清研智束科技主要提供哪些服務(wù)？在國內(nèi)市場進(jìn)展如何,？未來在3D打印方面重點(diǎn)發(fā)展的方向是什么,？

　　郭超：目前我們除了自己研發(fā)設(shè)備，同時也為應(yīng)用端提供專業(yè)的打印服務(wù),，主要面向醫(yī)療和航空航天方面應(yīng)用,，比如和621所合作進(jìn)行鈦合金3D打印研究等。未來我們的重點(diǎn)研發(fā)方向是醫(yī)療應(yīng)用,，目前我們團(tuán)隊也承擔(dān)了一項國家重點(diǎn)研發(fā)項目,。該項目目前已經(jīng)立項，由北醫(yī)三院牽頭,，參與單位還包括北京大學(xué),、北大人民醫(yī)院、愛康醫(yī)療器械公司,。我們主要是作為設(shè)備和解決方案提供商參與其中,，項目執(zhí)行期為四年。該項目要求非常高,，針對個性化手術(shù)需求,，要求3D打印設(shè)計和制造的時間不能超過72小時,，而且在項目完結(jié)之前，需要完成50例相關(guān)手術(shù),。我們將以此為契機(jī),，將自主研發(fā)的金屬3D打印設(shè)備帶入醫(yī)療行業(yè)，為和每個人息息相關(guān)的健康領(lǐng)域,，做出自己的價值和貢獻(xiàn)。