向下接地氣，工于心、匠于行，首創(chuàng)抬升式桌面型3D金屬打印機

我國各工業(yè)、科研和教學領域急需桌面型的大成形體積、可變粉體、高精度的3D金屬打印設備。所謂3D金屬打印桌面機，是指設計精巧，結構緊湊、可變成形粉體、精度好、成形效率高而具有足夠大的掃描成形空間大的微小型設備。其設計和制造難度高，須有長期從事3D金屬打印設備生產(chǎn)和使用經(jīng)驗的團隊來完成。

然而目前，國內外的桌面型和小型金屬成形機，或成形體積太�。�50x50x50mm）、或機器體積太大、或成形粉體不可變，或精度有待提高。江蘇永年激光成形技術有限公司在積近10年在選區(qū)激光熔化（SLM）開發(fā)經(jīng)驗的基礎上，采用該公司的多項國家專利，完成桌面型金屬成形機的開發(fā)（成形尺寸160x160x200mm ）。

新型桌面機由成形主機、過濾器、控制柜和冷水機組成，如圖。

△YLM－160桌面金屬3D打印系統(tǒng)

桌面型3D金屬打印設備絕不是低端產(chǎn)品的代名詞，采用了永年激光的國家發(fā)明專利“型－形技術”，即M／S——Model／Shape技術，完成從SLM到SLM－M／S的技術提升，經(jīng)過大量的卓越的開發(fā)工作，順利完成我國第一個超大成形粉體的金屬桌面機的生產(chǎn)。

首臺（套）抬升式桌面型3D金屬打印機，摒棄傳統(tǒng)的SLM設備的成形缸系統(tǒng)，有效地降低用戶的使用成本，可廣泛地應用教學、科研和工業(yè)等各個領域。

工業(yè)領域：注塑模和吹塑模小型插件等，工業(yè)用金屬結構件，其成形空間應遠遠大于50mm立方，應達到160x160x200mm 的水平；

醫(yī)療器械：體內外假肢和關節(jié)、齒科義齒等；

科研領域：材料研究需小型可變粉體的3D金屬打印設備，以節(jié)省寶貴的測試金屬粉末；由于實驗室面積的限制，研究領域更傾向小型機或桌面機；

教學領域：高等學校的實訓、技師和技工培訓和競技大賽等對桌面機的需求是很迫切的。

△YLM－160桌面金屬系統(tǒng)打印的鋁合金光柵

堅持自主創(chuàng)新，鍛造企業(yè)核心競爭力

SLM： Selective laser melting（選擇性激光熔化）是3D金屬打印的一種主要技術途徑。這項技術的工作原理是選用激光作為能量源，按照三維CAD 切片模型中規(guī)劃好的路徑在金屬粉末床層進行逐層掃描（20μm～80μm厚的金屬粉末微層），掃描過的金屬粉末通過熔化、凝固從而達到冶金結合的效果，然后逐層累積成型出三維實體，最終獲得模型所設計的金屬零件。SLM技術克服了傳統(tǒng)技術制造具有復雜形狀的金屬零件帶來的困擾，它能直接成形出近乎全致密且力學性能良好的金屬零件。

因此，成形缸系統(tǒng)可實現(xiàn)微粉頂層制造及數(shù)萬微粉層的精密疊加，保證SLM工藝的實現(xiàn)的關鍵技術之一。目前，國內外主流設備商普遍采用成形缸系統(tǒng)在SLS和SLM工藝中應用了30多年，對中小型的成型件簡易可行，數(shù)十年中，因成形件不大，矛盾不大，但隨作大型和超大型SLM的出現(xiàn)，其弊端日益顯現(xiàn)，比如：缸筒的約束剛性過大，造成“大缸干小活”，且不易取件；又如：活塞與缸筒是導向付的關系，容易引發(fā)“卡缸”等問題。最突出的問題是傳統(tǒng)SLM技術的粉材浪費及其其嚴重，現(xiàn)有成形缸－活塞SLM技術，只有不到 20％被熔化轉變成零件；未熔化的粉末雖然可以被回收處理后再使用，但因氧化和流動性下降等原因，復用 5－10 次后，粉末不能再用，必須更換新粉末；粉末價格高，是同等重量棒材價格的 10－20 倍。從典型的3D打印產(chǎn)品的成本分析，原材料占20－30％，設備折舊占40－50％，由此可見，設備和粉末的國產(chǎn)化、節(jié)約粉末和減低使用成本是3D打印應用的瓶頸之一。

用戶的痛點，就是改進和創(chuàng)新的目標。永年激光在近10年SLM設備開發(fā)經(jīng)驗的基礎上，不走仿制老路，銳意進取、勇于創(chuàng)新，錨定高質量發(fā)展，形成了一批最新技術成果，并新增多項國家發(fā)明專利，通過更換“型板”、“形臺”和“伸縮筒”，即可更換粉體，實現(xiàn)“大件大粉體”，“小件小粉體”，提高了成形效率，節(jié)省寶貴的粉末。同時，無成形缸的限制，可以從形板上直接取出成形件，大大簡化了設備的結構，取件十分方便，特別適合超大型3D金屬打印重型設備。

此外，永年公司具有自主知識產(chǎn)權的成形控制軟件和數(shù)據(jù)處理分層軟件，特別適合具有保密資質的軍工企業(yè)。其特點如下：

1、根據(jù)模型幾何形狀自動排版，排除零件干涉。

2、可自動生成模型支撐，支撐參數(shù)可由用戶自定義，支撐參數(shù)兼顧可靠性和后續(xù)易去除性。用戶還可根據(jù)自身需求任意添加或刪減支撐。

3、根據(jù)保護氣體的流向排列掃描次序，零件掃描順序可以與保護氣流的方向進行匹配。

4、Z方向可分段設置層厚和激光工藝參數(shù)，且同一成形任務中，可在成形方向分段設置不同層厚和工藝參數(shù)，助于工藝開發(fā)以及復合材料成形工藝的研究，提供了3D打印更廣闊的工藝成形空間，擴大其應用領域。

5、模型標記編號，層片數(shù)據(jù)的模型編號標記，以實現(xiàn)成形時中止個別模型繼續(xù)打印。

6、隔層掃描，可選隔層掃描支撐數(shù)據(jù)，提升效率。

7、掃描策略可根據(jù)實際需要進行選擇和設置，可采用分區(qū)填充策略（條形，塊狀），鄰層填充線夾角變換。

8、掃描路徑動畫模擬，方便查看具體路徑規(guī)劃效果。

補足短板、解決痛點，讓用戶敢用國產(chǎn)設備、會用國產(chǎn)設備、用好國產(chǎn)設備。

永年，既是品牌，更是信任和責任

面對不斷變化的國內外環(huán)境，在國家部署實施制造強國的背景下，永年激光銳意持續(xù)創(chuàng)新，筑牢核心競爭力，以創(chuàng)新之鑰，破解發(fā)展難題。公司實施“創(chuàng)新驅動的發(fā)展戰(zhàn)略”，分別與中國工程院吳澄院士、中國科學院葛昌純院士合作共建企業(yè)院士工作站和3D金屬打印科研創(chuàng)新平臺，曾先后與中科院電子學所、中科院寧波材料研究所、清華大學、石家莊鐵道大學、昆明理工大學等科研院所建立了10個協(xié)同創(chuàng)新實驗室。公司擁有國家發(fā)明專利授權17項、實用新型專利授權10項，獲得軟件著作權4項，注冊商標14項，參與起草地方標準2項，企業(yè)標準3項，管理體系認證5項，CE產(chǎn)品認證2項。2014年獲得第三屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽先進制造行業(yè)第二名，2015年獲得江蘇省高新技術企業(yè)稱號，2016年獲得江蘇省重大技術裝備首臺套和“專、精、特”產(chǎn)品認證，2017年獲得江蘇機械科學技術進步二等獎，2018年獲得江蘇省最具成長性高科技企業(yè)100強和中國3D打印行業(yè)最具投資價值20強，2020年獲得中國宿遷科技大賽一等獎和江蘇省中小企業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽三等獎。

永年激光運用市場化機制打通科技成果轉化最后一公里，完成從桌面型到小中大型、再到超大型的金屬成形系列化設備的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，跑出企業(yè)發(fā)展的加速度，實現(xiàn)銷售收入比2019年增長50％，獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

俗話說：沒有金剛鉆，不攬瓷器活；栽下梧桐樹，引得鳳凰來。中國一重、中航重機、航天科工等央企領導紛紛前來永年公司調研、考察和交流。已是耄耋之年的顏教授堅定地對大家說，需要定制化設備找永年，需要產(chǎn)學研協(xié)同攻關找永年。永年，既是品牌，更是信任和責任。

未來，永年激光將著力打造基于5G網(wǎng)絡的生產(chǎn)流程可察、風險可測、質量可控的智能化增材制造新模式，在科技報國和構建“雙循環(huán)”的新征程上再創(chuàng)輝煌。