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镭明激光,以科技创新聚焦新一代金属增材制造解决方案

作者: 镭明激光

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时间:2022-11-14

当前,世界各国纷纷将增材制造(又称“3D打印”)作为未来产业发展新的增长点来重点培育。如今,增材制造技术在民用航空航天、医疗器械、能源、轨道交通和汽车等领域的应用价值正逐步被释放出来。近年来,我国增材制造产业化步伐明显加快,增材制造技术正与信息网络技术、新材料技术等相互融合,推动传统行业向智能化、高效化方向加速转型。作为一家国家级专精特新“小巨人”企业,鑫精合激光科技发展(北京)有限公司及其子公司——天津镭明激光科技有限公司在增材制造方面不断深耕细作,持续加强科技创新和市场开拓力度,并取得了骄人的业绩。

近年来,我国在增材制造领域连续出台了多项积极措施和相关标准,来推动增材制造产业不断向前发展。2020年11月份,国家标准化管理委员会发布2020年第26号公告,正式发布了8项增材制造的国家标准。其中,国家增材制造产品质量监督检验中心主导制定的GB/T 39251-2020《增材制造 金属粉末性能表征方法》和GB/T 39254-2020《增材制造 金属制件机械性能评价通则》,参与制定的GB/T 39252-2020《增材制造 金属材料粉末床熔融工艺规范》和GB/T 39253-2020《增材制造 金属材料定向能量沉积工艺规范》等共计4项标准获得发布。在产业政策方面,特别值得一提的是《国家增材制造产业发展推动计划(2015-2016年)》,在相关政策及标准的引导和支持下,我国增材制造产业在关键技术方面不断取得新突破,其应用领域也日益拓展,产业规模不断壮大。

从总体来看,我国增材制造产业呈现出“小、散、弱”的状态。虽然国内从事增材制造技术研发及设备生产的企业有数百家之多,但是规模大、实力强的龙头企业数量相对较少,“独角兽”企业仍凤毛麟角。2022年5月17日,工业和信息化部公布了第三批建议支持的国家级专精特新“小巨人”企业名单,在增材制造领域深耕多年的鑫精合激光科技发展(北京)有限公司(以下简称“鑫精合”)成功入选。

为客户提供金属增材制造一体式解决方案

作为一家专注于金属增材制造的技术驱动型高科技企业,鑫精合经过10余年的快速发展,如今已形成以鑫精合为总部和研发管理中心,以天津镭明激光科技有限公司、安徽镭明激光科技有限公司为3D打印设备制造基地,以西安鑫精合智能制造有限公司为电弧增材制造基地,以沈阳精合数控科技开发有限公司、潍坊鑫精合智能装备有限公司为3D打印服务和机加工基地的产业发展新格局。

金属增材制造

鑫精合及镭明激光专注金属增材制造并不断提升能力

鑫精合创始人、总经理李广生表示,鑫精合致力于为高端制造领域的客户提供金属增材制造一体式解决方案,其主要业务领域涉及复杂金属零组件定制化制造、原材料制备、设备研发与制造、软件定制与开发和技术咨询与服务等,是目前国内惟一一家具备设计优化、工艺研发、增材制造、机械加工、钣金焊接、装配及检验检测全产业能力的一站式解决方案提供商,公司已承接了大量民用航空、民用航天、民用航发、船舶、能源和医疗等领域的增材制造技术攻关任务,并已实现批量化装机应用。

谈到未来的发展规划,李广生表示,预计未来3~5年内,鑫精合在民用航空航天应用领域将形成相当规模的金属增材制造设备的批量化生产,以满足客户对服务和装备提出的更多、更高的要求。他举例:5年前,尺寸为400mm×400mm的设备可以满足大部分客户的需求,而今天,很多客户提出了新的需求,设备尺寸达800mm×800mm,甚至下一步可能提出1500mm×1500mm等更高的要求。与高端客户密切交流,有利于鑫精合在金属增材制造设备研发方面的不断迭代,进一步提升设备的稳定性、可靠性和效率,同时进一步降低成本,让客户“用得好”、“用得起”。与此同时,鑫精合还将向其他典型应用领域输出新技术和新设备,并进一步拓展德国、俄罗斯等海外市场。鑫精合通过在技术研发和设备制造方面的多年不懈努力,目前在某些方面已经与国际先进水平比肩甚至处于领先地位。

“在金属制造业,增材制造、减材制造和等材制造未来将三分天下。鑫精合希望能够在金属增材制造领域发挥行业龙头作用。”李广生表示。

金属增材制造

鑫精合创始人、总经理李广生先生

“在诸多利好政策的加持下,经过多年来的努力,我国增材制造产业已经从培育期迈入应用推广新阶段。增材制造技术在民用航空、航天、汽车制造、能源、模具、医疗和船舶等领域均得到了大规模应用”。鑫精合销售副总经理李语林表示,“正是基于在民用航空航天领域深厚的技术积淀,鑫精合实现了金属增材制造服务、增材制造设备研发销售、数控加工和钣焊加工等四大业务板块的协同发展。”据她介绍,接下来,鑫精合会继续秉承“精益 合创 志未来”的企业理念,坚持品质第一、技术创新,深耕民用航空航天领域,不断拓展行业新应用,为更多用户群体带去更高品质的产品解决方案和更专业、更完善的服务。

坚持创新,在设备研发上继续深耕细作

作为鑫精合旗下子公司之一,天津镭明激光科技有限公司(以下简称“镭明激光”)致力于为客户提供先进的增材制造装备、配套辅助设备和3D打印服务,是中国领先的金属增材制造整体解决方案提供商。据鑫精合设备研发总监兼镭明激光总经理关凯博士介绍,镭明激光凭借多年的技术积累和行业摸索,已自主研发了LiM-X150A、LiM-X260系列、LiM-X400系列、LiM-X650系列、LiM-X800系列和LiM-X400H、LiM-X650H等激光选区熔化(SLM)设备,LiM-S系列同轴送粉设备、LiM-R系列激光熔覆设备和特种行业定制化设备等,其增材制造设备和研究成果在民用航空航天、能源动力、轨道交通、汽车制造、模具、医疗和教育等诸多领域已得到了广泛应用。

金属增材制造

鑫精合设备研发总监兼镭明激光总经理关凯博士

在参访镭明激光生产车间时,关凯博士就镭明激光自主研发的LiM-X150A系列、LiM-X260系列、LiM-X400系列、LiM-X650系列和LiM-X800系列等激光选区熔化设备、LiM-R系列激光熔覆设备等进行了介绍。他重点介绍了X系列的一款旗舰产品——可定制化激光选区熔化设备LiM-X800。

金属增材制造

关凯博士详细介绍LiM-X800设备的创新点及应用情况

据关凯博士介绍,LiM-X800设备在研发之初曾面临着诸多难题与挑战,包括多激光高精度的拼接控制与多激光扫描挡光、较大幅面的风场速差带来的吸风侧灰渣较多等难题。镭明激光的专业研发团队针对这些问题,经过大量的实验验证,通过多项专利性新技术的研究,最终成功研制出LiM-X800系列设备。概括来讲,其创新点主要体现在清洁效率更高、占地面积小、粉末清理更方便和自动化程度更高等方面,在一定程度上可以替代部分精密铸造,特别适用于民用航空航天制造领域。

具体来讲,LiM-X800系列设备的主要优势包括:

大幅面、小身材

虽然型号是X800,但Z轴的最大打印尺寸可以达到1000mm,而设备尺寸仅5.5m×2m×3.7m,通过双电双驱实现设备高度降低及动态平衡,设计成形缸泄粉取件方式有效减少了占地面积,对传统Z轴双倍空间压缩,实现设备高度减小1/3;取消取件舱设计实现了设备占地面积减小1/3。

多激光、高效率

标配六激光,预留4套光学系统接口,根据需求可选配八激光和十激光,最大成形效率可达250cm³/h,还可以根据需求选择4/6激光的质量模式与8/10激光的效率模式;多激光分区成形,高效风场技术,有效保证成形质量。

全自动高效粉路循环系统

添加粉末后,设备可以自动筛分与烘干粉末达到使用状态;打印过程中,系统高效且自动完成溢粉回收、溢粉筛分和粉末供给三个过程,独立工作,不影响成形舱打印;收输粉效率均达到10L/min以上。

双通道取件

取件舱高效吸粉取件,打印完成后,一键移缸,根据零件特征可选择势能泄粉、高能吸粉和强力吹粉等清粉方式,直接在取件舱完成取件,实现人粉隔离;成形缸智能泄粉取件,通过成形缸自带泄粉口完成泄粉,然后开启成形缸舱门,分离活塞与基板,完成零件低位智能推出。

解决风向调节和颗粒残留问题

通过底层双速风口+中层高效阻隔,实现轻重粉所需风向调节,同时对顶层光路污染问题及吸风侧大颗粒残留问题解决。

模块化、高集成

配备永久式过滤器,滤芯寿命超过10万小时,无需更换滤芯,打印过程不中断;在线换刮刀技术,不停机更换刮刀,可持续性保障设备稳定成形;配备高稳定阀式落粉器和自主研发的清粉机,清粉高效便捷。

“面对当前增材制造产品同质化严重的现象,镭明激光坚持以用户需求为出发点,在保证打印质量的前提下进行技术创新;同时,镭明激光还将继续加强技术储备,助力未来我国增材制造产业的规模化生产。”关凯博士表示,“镭明激光紧密围绕增材制造行业和创新发展趋势,始终如一坚持高品质制造,不断进行产业技术创新。”据关凯博士介绍,目前镭明激光拥有50余人的技术团队,研究生以上学历占50%以上,大多来自清华大学、中科院、华中科技大学和西北工业大学等重点高校,超过50%的研发人员拥有10年以上的产品研发经验。近年来,镭明激光不断加大技术研发投入,着力进行大尺寸设备的开发,2021年推出的LiM-X650H设备,打印纵深达1600mm,成为可商业化销售的金属增材制造设备中的最高水平之一,此次重磅发布的LiM-X800系列设备,打印幅面达到800mm×800mm,这两款设备基本满足了目前市场上对金属3D打印零部件的绝大部分需求。

“随着市场需求的不断扩大以及细分领域的增加,用户的个性化需求也在随之增加。未来镭明激光会继续在设备研发上深耕细作,为用户提供更多优质的解决方案,成为用户心中最值得信赖的增材制造整体解决方案供应商。”关凯博士表示。

本文转自“中国机械杂志” 陈永光

 

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