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用一根普通的金屬絲作“墨水”，就能打印出航空、航天、電力、核電、船舶、軍工等行業所需的零部件結構。近期，上海產業技術科研院研制出國內首臺擁有實用價值的“同軸送絲激光金屬3D打印機”，將為各樣關鍵零部件的制造與再制造供給效率更高、成本更低的處理方法。“上海工業門類齊全，再制造資源豐富，期盼咱們研制的裝備有用武之地。”上海產研院3D打印開發平臺專家周偉民科研員說。
再制造是一個快速發展的綠色產業，能讓舊的零部件煥然一新，從而節省海量原材料和能源，并減少排放。日前，美國的再制造產值已達500億美元/年，而我國僅為5億美元/年上下。怎樣在產業技術上實現“彎道超車”？激光熔覆3D打印是一種特別有潛能的新興技術，擁有節材、節能、成形不受零件繁雜程度限制等優良，近年來受到工業界的廣泛關注。
研究人員展示同軸送絲激光金屬3D打印機制造的零部件。
據周偉民介紹，傳統的送粉式激光金屬3D打印技術以金屬粉末為原材料，利用高壓氣體噴射到沉積位置，再利用激光照射熔化，最后凝固成形。這種技術在航空、航天、核電等行業得到了一定應用，但存在粉末利用率低、有粉塵污染等問題。
為此，上海產研院圍繞激光熔覆3D打印技術展開攻關。經過近兩年自主開發，一臺同軸送絲激光金屬3D打印機近期面世。它經過一個激光熔覆頭，將一束高功率實心激光轉換為同軸環形激光，并聚焦在工件上；金屬絲從環形激光的正中心同軸送入熔池，進行熔化沉積。這臺裝備的最大激光功率達3000瓦，絲材直徑為1.0—1.6毫米，運用316L不銹鋼時的打印速度是5—30克/分鐘。它已成功打印出一個直徑60毫米、高250毫米的圓環樣件，由600多層堆積而成，表面粗糙度僅為15微米。經測試評定，這臺同軸送絲激光金屬3D打印機達到了國際先進水平。
研究人員在操作同軸送絲激光金屬3D打印機。
上海產研院博士后王涵暗示，運用金屬絲代替金屬粉末擁有非常多優點。金屬絲更便宜，利用率更高，亦更易保留，況且不會對周邊區域產生污染。以鈦合金為例，金屬絲的價格是300元/千克，僅為金屬粉末每千克價格的非常之一；用金屬絲打印材料的利用率能夠達到100%，而用金屬粉末廣泛不超過30%。這兩個成本，就相差30倍上下。況且鈦合金是戰略級貴金屬材料，其利用率的大幅提高對國防建設擁有重要道理。
研究人員在操作同軸送絲激光金屬3D打印機。
按照計劃，上海產研院3D打印開發平臺將在今年年內，具備關鍵零部件的修復再制造能力；將來兩年內，實現同軸送絲激光3D打印技術在修復再制造行業的產業化應用，為國內工業制造和再制造產業發展供給利器。
欄目主編：黃海華 文字編輯：俞陶然 照片編輯：項建英
照片攝影：賴鑫琳