鐳明激光，以科技創(chuàng)新聚焦新一代金屬增材制造解決方案
作者： 鐳明激光
時間：2022-11-14
當前，世界各國紛紛將增材制造（又稱“3D打印”）作為未來產業(yè)發(fā)展新的增長點來重點培育。如今，增材制造技術在民用航空航天、醫(yī)療器械、能源、軌道交通和汽車等領域的應用價值正逐步被釋放出來。近年來，我國增材制造產業(yè)化步伐明顯加快，增材制造技術正與信息網絡技術、新材料技術等相互融合，推動傳統(tǒng)行業(yè)向智能化、高效化方向加速轉型。作為一家國家級專精特新“小巨人”企業(yè)，鑫精合激光科技發(fā)展（北京）有限公司及其子公司——天津鐳明激光科技有限公司在增材制造方面不斷深耕細作，持續(xù)加強科技創(chuàng)新和市場開拓力度，并取得了驕人的業(yè)績。
近年來，我國在增材制造領域連續(xù)出臺了多項積極措施和相關標準，來推動增材制造產業(yè)不斷向前發(fā)展。2020年11月份，國家標準化管理委員會發(fā)布2020年第26號公告，正式發(fā)布了8項增材制造的國家標準。其中，國家增材制造產品質量監(jiān)督檢驗中心主導制定的GB/T 39251-2020《增材制造 金屬粉末性能表征方法》和GB/T 39254-2020《增材制造 金屬制件機械性能評價通則》，參與制定的GB/T 39252-2020《增材制造 金屬材料粉末床熔融工藝規(guī)范》和GB/T 39253-2020《增材制造 金屬材料定向能量沉積工藝規(guī)范》等共計4項標準獲得發(fā)布。在產業(yè)政策方面，特別值得一提的是《國家增材制造產業(yè)發(fā)展推動計劃（2015-2016年）》，在相關政策及標準的引導和支持下，我國增材制造產業(yè)在關鍵技術方面不斷取得新突破，其應用領域也日益拓展，產業(yè)規(guī)模不斷壯大。
從總體來看，我國增材制造產業(yè)呈現(xiàn)出“小、散、弱”的狀態(tài)。雖然國內從事增材制造技術研發(fā)及設備生產的企業(yè)有數百家之多，但是規(guī)模大、實力強的龍頭企業(yè)數量相對較少，“獨角獸”企業(yè)仍鳳毛麟角。2022年5月17日，工業(yè)和信息化部公布了第三批建議支持的國家級專精特新“小巨人”企業(yè)名單，在增材制造領域深耕多年的鑫精合激光科技發(fā)展（北京）有限公司（以下簡稱“鑫精合”）成功入選。
為客戶提供金屬增材制造一體式解決方案
作為一家專注于金屬增材制造的技術驅動型高科技企業(yè)，鑫精合經過10余年的快速發(fā)展，如今已形成以鑫精合為總部和研發(fā)管理中心，以天津鐳明激光科技有限公司、安徽鐳明激光科技有限公司為3D打印設備制造基地，以西安鑫精合智能制造有限公司為電弧增材制造基地，以沈陽精合數控科技開發(fā)有限公司、濰坊鑫精合智能裝備有限公司為3D打印服務和機加工基地的產業(yè)發(fā)展新格局。
鑫精合及鐳明激光專注金屬增材制造并不斷提升能力
鑫精合創(chuàng)始人、總經理李廣生表示，鑫精合致力于為高端制造領域的客戶提供金屬增材制造一體式解決方案，其主要業(yè)務領域涉及復雜金屬零組件定制化制造、原材料制備、設備研發(fā)與制造、軟件定制與開發(fā)和技術咨詢與服務等，是目前國內惟一一家具備設計優(yōu)化、工藝研發(fā)、增材制造、機械加工、鈑金焊接、裝配及檢驗檢測全產業(yè)能力的一站式解決方案提供商，公司已承接了大量民用航空、民用航天、民用航發(fā)、船舶、能源和醫(yī)療等領域的增材制造技術攻關任務，并已實現(xiàn)批量化裝機應用。
談到未來的發(fā)展規(guī)劃，李廣生表示，預計未來3～5年內，鑫精合在民用航空航天應用領域將形成相當規(guī)模的金屬增材制造設備的批量化生產，以滿足客戶對服務和裝備提出的更多、更高的要求。他舉例：5年前，尺寸為400mm×400mm的設備可以滿足大部分客戶的需求，而今天，很多客戶提出了新的需求，設備尺寸達800mm×800mm，甚至下一步可能提出1500mm×1500mm等更高的要求。與高端客戶密切交流，有利于鑫精合在金屬增材制造設備研發(fā)方面的不斷迭代，進一步提升設備的穩(wěn)定性、可靠性和效率，同時進一步降低成本，讓客戶“用得好”、“用得起”。與此同時，鑫精合還將向其他典型應用領域輸出新技術和新設備，并進一步拓展德國、俄羅斯等海外市場。鑫精合通過在技術研發(fā)和設備制造方面的多年不懈努力，目前在某些方面已經與國際先進水平比肩甚至處于領先地位。
“在金屬制造業(yè)，增材制造、減材制造和等材制造未來將三分天下。鑫精合希望能夠在金屬增材制造領域發(fā)揮行業(yè)龍頭作用。”李廣生表示。
鑫精合創(chuàng)始人、總經理李廣生先生
“在諸多利好政策的加持下,經過多年來的努力,我國增材制造產業(yè)已經從培育期邁入應用推廣新階段。增材制造技術在民用航空、航天、汽車制造、能源、模具、醫(yī)療和船舶等領域均得到了大規(guī)模應用”。鑫精合銷售副總經理李語林表示，“正是基于在民用航空航天領域深厚的技術積淀，鑫精合實現(xiàn)了金屬增材制造服務、增材制造設備研發(fā)銷售、數控加工和鈑焊加工等四大業(yè)務板塊的協(xié)同發(fā)展。”據她介紹，接下來，鑫精合會繼續(xù)秉承“精益 合創(chuàng) 志未來”的企業(yè)理念，堅持品質第一、技術創(chuàng)新，深耕民用航空航天領域，不斷拓展行業(yè)新應用，為更多用戶群體帶去更高品質的產品解決方案和更專業(yè)、更完善的服務。
堅持創(chuàng)新，在設備研發(fā)上繼續(xù)深耕細作
作為鑫精合旗下子公司之一，天津鐳明激光科技有限公司（以下簡稱“鐳明激光”）致力于為客戶提供先進的增材制造裝備、配套輔助設備和3D打印服務，是中國領先的金屬增材制造整體解決方案提供商。據鑫精合設備研發(fā)總監(jiān)兼鐳明激光總經理關凱博士介紹，鐳明激光憑借多年的技術積累和行業(yè)摸索，已自主研發(fā)了LiM-X150A、LiM-X260系列、LiM-X400系列、LiM-X650系列、LiM-X800系列和LiM-X400H、LiM-X650H等激光選區(qū)熔化（SLM）設備，LiM-S系列同軸送粉設備、LiM-R系列激光熔覆設備和特種行業(yè)定制化設備等，其增材制造設備和研究成果在民用航空航天、能源動力、軌道交通、汽車制造、模具、醫(yī)療和教育等諸多領域已得到了廣泛應用。
鑫精合設備研發(fā)總監(jiān)兼鐳明激光總經理關凱博士
在參訪鐳明激光生產車間時，關凱博士就鐳明激光自主研發(fā)的LiM-X150A系列、LiM-X260系列、LiM-X400系列、LiM-X650系列和LiM-X800系列等激光選區(qū)熔化設備、LiM-R系列激光熔覆設備等進行了介紹。他重點介紹了X系列的一款旗艦產品——可定制化激光選區(qū)熔化設備LiM-X800。
關凱博士詳細介紹LiM-X800設備的創(chuàng)新點及應用情況
據關凱博士介紹，LiM-X800設備在研發(fā)之初曾面臨著諸多難題與挑戰(zhàn)，包括多激光高精度的拼接控制與多激光掃描擋光、較大幅面的風場速差帶來的吸風側灰渣較多等難題。鐳明激光的專業(yè)研發(fā)團隊針對這些問題，經過大量的實驗驗證，通過多項專利性新技術的研究，最終成功研制出LiM-X800系列設備。概括來講，其創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在清潔效率更高、占地面積小、粉末清理更方便和自動化程度更高等方面，在一定程度上可以替代部分精密鑄造，特別適用于民用航空航天制造領域。
具體來講，LiM-X800系列設備的主要優(yōu)勢包括：
大幅面、小身材
雖然型號是X800，但Z軸的最大打印尺寸可以達到1000mm，而設備尺寸僅5.5m×2m×3.7m，通過雙電雙驅實現(xiàn)設備高度降低及動態(tài)平衡，設計成形缸泄粉取件方式有效減少了占地面積，對傳統(tǒng)Z軸雙倍空間壓縮，實現(xiàn)設備高度減小1/3；取消取件艙設計實現(xiàn)了設備占地面積減小1/3。
多激光、高效率
標配六激光，預留4套光學系統(tǒng)接口，根據需求可選配八激光和十激光，最大成形效率可達250cm³/h，還可以根據需求選擇4/6激光的質量模式與8/10激光的效率模式；多激光分區(qū)成形，高效風場技術，有效保證成形質量。
全自動高效粉路循環(huán)系統(tǒng)
添加粉末后，設備可以自動篩分與烘干粉末達到使用狀態(tài)；打印過程中，系統(tǒng)高效且自動完成溢粉回收、溢粉篩分和粉末供給三個過程，獨立工作，不影響成形艙打印；收輸粉效率均達到10L/min以上。
雙通道取件
取件艙高效吸粉取件，打印完成后，一鍵移缸，根據零件特征可選擇勢能泄粉、高能吸粉和強力吹粉等清粉方式，直接在取件艙完成取件，實現(xiàn)人粉隔離；成形缸智能泄粉取件，通過成形缸自帶泄粉口完成泄粉，然后開啟成形缸艙門，分離活塞與基板，完成零件低位智能推出。
解決風向調節(jié)和顆粒殘留問題
通過底層雙速風口+中層高效阻隔，實現(xiàn)輕重粉所需風向調節(jié)，同時對頂層光路污染問題及吸風側大顆粒殘留問題解決。
模塊化、高集成
配備永久式過濾器，濾芯壽命超過10萬小時，無需更換濾芯，打印過程不中斷；在線換刮刀技術，不停機更換刮刀，可持續(xù)性保障設備穩(wěn)定成形；配備高穩(wěn)定閥式落粉器和自主研發(fā)的清粉機，清粉高效便捷。
“面對當前增材制造產品同質化嚴重的現(xiàn)象，鐳明激光堅持以用戶需求為出發(fā)點，在保證打印質量的前提下進行技術創(chuàng)新；同時，鐳明激光還將繼續(xù)加強技術儲備，助力未來我國增材制造產業(yè)的規(guī)模化生產。”關凱博士表示，“鐳明激光緊密圍繞增材制造行業(yè)和創(chuàng)新發(fā)展趨勢，始終如一堅持高品質制造，不斷進行產業(yè)技術創(chuàng)新。”據關凱博士介紹，目前鐳明激光擁有50余人的技術團隊，研究生以上學歷占50%以上，大多來自清華大學、中科院、華中科技大學和西北工業(yè)大學等重點高校，超過50%的研發(fā)人員擁有10年以上的產品研發(fā)經驗。近年來，鐳明激光不斷加大技術研發(fā)投入，著力進行大尺寸設備的開發(fā)，2021年推出的LiM-X650H設備，打印縱深達1600mm，成為可商業(yè)化銷售的金屬增材制造設備中的最高水平之一，此次重磅發(fā)布的LiM-X800系列設備，打印幅面達到800mm×800mm，這兩款設備基本滿足了目前市場上對金屬3D打印零部件的絕大部分需求。
“隨著市場需求的不斷擴大以及細分領域的增加，用戶的個性化需求也在隨之增加。未來鐳明激光會繼續(xù)在設備研發(fā)上深耕細作，為用戶提供更多優(yōu)質的解決方案，成為用戶心中最值得信賴的增材制造整體解決方案供應商。”關凱博士表示。
本文轉自“中國機械雜志” 陳永光
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