向上突破挑戰(zhàn),永年激光首創(chuàng)超大型激光3D金屬打印SLM設(shè)備
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(jī)
我國各工業(yè)、科研和教學(xué)領(lǐng)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(shè)備。所謂3D金屬打印桌面機(jī),是指設(shè)計精巧,結(jié)構(gòu)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(shè)備。其設(shè)計和制造難度高,須有長期從事3D金屬打印設(shè)備生產(chǎn)和使用經(jīng)驗的團(tuán)隊來完成。
然而目前,國內(nèi)外的桌面型和小型金屬成形機(jī),或成形體積太。50x50x50mm)、或機(jī)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(shù)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(chǔ)上,采用該公司的多項國家專利,完成桌面型金屬成形機(jī)的開發(fā)(成形尺寸160x160x200mm )。
新型桌面機(jī)由成形主機(jī)、過濾器、控制柜和冷水機(jī)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(shè)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(shù)”,即M/S——Model/Shape技術(shù),完成從SLM到SLM-M/S的技術(shù)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(jī)的生產(chǎn)。
首臺(套)抬升式桌面型3D金屬打印機(jī),摒棄傳統(tǒng)的SLM設(shè)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(yīng)用教學(xué)、科研和工業(yè)等各個領(lǐng)域。
工業(yè)領(lǐng)域:注塑模和吹塑模小型插件等,工業(yè)用金屬結(jié)構(gòu)件,其成形空間應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于50mm立方,應(yīng)達(dá)到160x160x200mm 的水平;
醫(yī)療器械:體內(nèi)外假肢和關(guān)節(jié)、齒科義齒等;
科研領(lǐng)域:材料研究需小型可變粉體的3D金屬打印設(shè)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(lǐng)域更傾向小型機(jī)或桌面機(jī);
教學(xué)領(lǐng)域:高等學(xué)校的實訓(xùn)、技師和技工培訓(xùn)和競技大賽等對桌面機(jī)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(shù)途徑。這項技術(shù)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(jìn)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(dá)到冶金結(jié)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(shè)計的金屬零件。SLM技術(shù)克服了傳統(tǒng)技術(shù)制造具有復(fù)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(xué)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(guān)鍵技術(shù)之一。目前,國內(nèi)外主流設(shè)備商普遍采用成形缸系統(tǒng)在SLS和SLM工藝中應(yīng)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(dǎo)向付的關(guān)系,容易引發(fā)“卡缸”等問題。最突出的問題是傳統(tǒng)SLM技術(shù)的粉材浪費及其其嚴(yán)重,現(xiàn)有成形缸-活塞SLM技術(shù),只有不到 20%被熔化轉(zhuǎn)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(fù)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(shè)備折舊占40-50%,由此可見,設(shè)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(yīng)用的瓶頸之一。
用戶的痛點,就是改進(jìn)和創(chuàng)新的目標(biāo)。永年激光在近10年SLM設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,不走仿制老路,銳意進(jìn)取、勇于創(chuàng)新,錨定高質(zhì)量發(fā)展,形成了一批最新技術(shù)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(shè)備的結(jié)構(gòu),取件十分方便,特別適合超大型3D金屬打印重型設(shè)備。
此外,永年公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(zhì)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(hù)氣體的流向排列掃描次序,零件掃描順序可以與保護(hù)氣流的方向進(jìn)行匹配。
4、Z方向可分段設(shè)置層厚和激光工藝參數(shù),且同一成形任務(wù)中,可在成形方向分段設(shè)置不同層厚和工藝參數(shù),助于工藝開發(fā)以及復(fù)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(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。
5、模型標(biāo)記編號,層片數(shù)據(jù)的模型編號標(biāo)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(jìn)行選擇和設(shè)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(bǔ)足短板、解決痛點,讓用戶敢用國產(chǎn)設(shè)備、會用國產(chǎn)設(shè)備、用好國產(chǎn)設(shè)備。
永年,既是品牌,更是信任和責(zé)任
面對不斷變化的國內(nèi)外環(huán)境,在國家部署實施制造強(qiáng)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(qū)動的發(fā)展戰(zhàn)略”,分別與中國工程院吳澄院士、中國科學(xué)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(xué)所、中科院寧波材料研究所、清華大學(xué)、石家莊鐵道大學(xué)、昆明理工大學(xué)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(quán)17項、實用新型專利授權(quán)10項,獲得軟件著作權(quán)4項,注冊商標(biāo)14項,參與起草地方標(biāo)準(zhǔn)2項,企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項,管理體系認(rèn)證5項,CE產(chǎn)品認(rèn)證2項。2014年獲得第三屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽先進(jìn)制造行業(yè)第二名,2015年獲得江蘇省高新技術(shù)企業(yè)稱號,2016年獲得江蘇省重大技術(shù)裝備首臺套和“專、精、特”產(chǎn)品認(rèn)證,2017年獲得江蘇機(jī)械科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎,2018年獲得江蘇省最具成長性高科技企業(yè)100強(qiáng)和中國3D打印行業(yè)最具投資價值20強(qiáng),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(jī)制打通科技成果轉(zhuǎn)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(shè)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(jì)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(jī)、航天科工等央企領(lǐng)導(dǎo)紛紛前來永年公司調(diào)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(shè)備找永年,需要產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)找永年。永年,既是品牌,更是信任和責(zé)任。
未來,永年激光將著力打造基于5G網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)流程可察、風(fēng)險可測、質(zhì)量可控的智能化增材制造新模式,在科技報國和構(gòu)建“雙循環(huán)”的新征程上再創(chuàng)輝煌。
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