增材製造：“激”遇與挑戰並存

當前， 增材製造在全球的持續發酵無疑是熱點， 世界各國正投身於這一顛覆性技術的佈局， 力爭早日實現產業化。 無論是“增”“減”製造共存、又或是“整”“分”製造並進；無論是從尺寸著手， 打造出顛覆想像的各種“大”“小”產品、抑或是不斷攻破材料瓶頸……持續以創新驅動更多的技術突破、成果轉化和行業應用依然是重中之中。

近日， 工信部等十二部門聯合印發的《增材製造產業發展行動計畫（2017-2020年）》提出， 到2020年， 中國的增材製造產業年銷售收入將超過200億元， 年均增速在30%以上。 中國將更加注重增材製造在航空、航太、船舶、核工業、汽車、電力裝備等重點領域的應用，

同時積極推動“3D列印+”示範應用， 向非製造領域拓展。 2017年上半年， 中國增材製造產業規模超過了50億元， 預計全年產值將超100億。

鐳射增材技術——挑戰知多少？

鐳射增材技術目前兩大關鍵工藝， 分別是面向大型構件製造的鐳射熔化沉積LMD技術，

以及面向精密構件的選區鐳射熔化SLM技術。

據瞭解， 該技術領域亟需攻克的產業瓶頸， 一是要加速SLM增材製造裝備的國產化進程， 尤其是高功率雷射器、掃描振鏡等部件；提升設備的使用性能以及降低製造及維護成本。 二是需大力研發鐳射增材製造專用的金屬粉末。

鐳射金屬3D列印迎來爆發 2021年市場規模將增長4倍

2016年全球鐳射金屬3D列印市場規模已達到67.3億元， 同比增長15%。 預計到2021年其市場規模將是目前的4倍， 接近300億元。

目前中國鐳射金屬3D列印行業尚處於發展初期階段， 去年市場規模增長到6.9億元， 同比增長21%， 成為3D列印市場中增速最快的細分市場。 當前， 鐳射金屬3D列印主要被應用於航太航空、軍工、模具製造及醫療領域， 以滿足這些行業對個性化、小批量的快速製造需求。

海外各國今年在鐳射增材製造領域也取得了不少“最”突破：

GE Additive近期推出了全球最大的鐳射粉末3D列印系統ATLAS 。 新款突破性的機器能夠3D列印直徑為1m的航空零件， 據悉， 2018年年初專案團隊將創建出一個工作原型的機器。

該系統也可被用於汽車、電力、石油和天然氣等行業。 此前， 市場上最大的基於鐳射的3D列印系統是由德國Concept Laser公司開發的一款機器， 但在2016年， GE收購了Concept Laser 75%的股權。 11月30日， GE和Concept Laser為德國利希滕費爾斯的新工廠（3D Campus）舉行了奠基儀式。 擬於2019年初啟用的新辦公樓面積約達4萬平方米， 未來的機器產能將比現在高出四倍。

海外人員研發全新鐳射金屬增材製造技術

英國謝菲爾德大學研發出新的3D列印/增材製造工藝， 主要通過使用節能二極體雷射器陣列， 不用振鏡， 達到更快、更經濟、更節能的零件加工效果， 這將有望改變零件的生產方式。 據悉， 這一工藝最大的突破是挑戰了業界長期以來的共識：即振鏡是實現精密加工的一個關鍵零件以及低功率二極體基於其功率效能以及較差的光束品質等因素。

美國研製全球首款飛秒鐳射3D印表機

今年， 美國一家增材製造公司PolarOnyx開發了全球首款能夠在玻璃上直接列印鐵粉末的飛秒鐳射增材系統。 該公司設想的工藝是通過一台機器同時集成飛秒鐳射的增材和減材特性。 飛秒鐳射先列印一層材料，再對該列印層進行減材磨削，最終實現列印層所需的列印精度和尺寸公差。

德國開發用於銅材料的綠色鐳射3D列印技術

當前，由於市場上沒有能滿足選擇性鐳射熔融（SLM）工藝邊界條件的綠鐳射光源，德國弗勞恩霍夫雷射技術研究所（Fraunhofer ILT）的鐳射光源開發部門正著手建立一個被其稱之為“SLM in Green”的專案。Fraunhofer ILT的目標是使SLM更適合於使用增材製造手段來處理由銅合金和純銅製成的部件。

飛秒鐳射先列印一層材料，再對該列印層進行減材磨削，最終實現列印層所需的列印精度和尺寸公差。

德國開發用於銅材料的綠色鐳射3D列印技術

當前，由於市場上沒有能滿足選擇性鐳射熔融（SLM）工藝邊界條件的綠鐳射光源，德國弗勞恩霍夫雷射技術研究所（Fraunhofer ILT）的鐳射光源開發部門正著手建立一個被其稱之為“SLM in Green”的專案。Fraunhofer ILT的目標是使SLM更適合於使用增材製造手段來處理由銅合金和純銅製成的部件。