上海产研院推出同轴送丝激光金属3D打印机

近日，上海产业技术研究院研制出国内首台具有实用价值的“同轴送丝激光金属3D打印机”，将为各种关键零部件的制造与再制造提供效率更高、成本更低的解决方案。“上海工业门类齐全，再制造资源丰富，希望我们研制的装备有用武之地。”上海产研院3D打印研发平台主任周伟民研究员说。

再制造是一个快速发展的绿色产业，能让旧的零部件焕然一新，从而节省大量原材料和能源，并减少排放。目前，美国的再制造产值已达500亿美元/年，而我国仅为5亿美元/年左右。如何在产业技术上实现“弯道超车”？激光熔覆3D打印是一种很有潜力的新兴技术，具有节材、节能、成形不受零件复杂程度限制等优势，近年来受到工业界的广泛关注。

科研人员展示同轴送丝激光金属3D打印机制造的零部件

据周伟民介绍，传统的送粉式激光金属3D打印技术以金属粉末为原材料，利用高压气体喷射到沉积位置，再利用激光照射熔化，最后凝固成形。这种技术在航空、航天、核电等领域得到了一定应用，但存在粉末利用率低、有粉尘污染等问题。

为此，上海产研院围绕激光熔覆3D打印技术展开攻关。经过近两年自主研发，一台同轴送丝激光金属3D打印机最近问世。它通过一个激光熔覆头，将一束高功率实心激光转换为同轴环形激光，并聚焦在工件上；金属丝从环形激光的正中心同轴送入熔池，进行熔化沉积。这台装备的最大激光功率达3000瓦，丝材直径为1.0—1.6毫米，使用316L不锈钢时的打印速度是5—30克/分钟。它已成功打印出一个直径60毫米、高250毫米的圆环样件，由600多层堆积而成，表面粗糙度仅为15微米。经测试评估，这台同轴送丝激光金属3D打印机达到了国际先进水平。

科研人员在操作同轴送丝激光金属3D打印机

上海产研院博士后王涵表示，使用金属丝代替金属粉末具有很多优点。金属丝更便宜，利用率更高，也更容易保存，而且不会对周围区域产生污染。以钛合金为例，金属丝的价格是300元/公斤，仅为金属粉末每公斤价格的十分之一；用金属丝打印材料的利用率可以达到100%，而用金属粉末普遍不超过30%。这两个成本，就相差30倍左右。而且钛合金是战略级贵金属材料，其利用率的大幅提升对国防建设具有重要意义。

科研人员在操作同轴送丝激光金属3D打印机

根据计划，上海产研院3D打印研发平台将在今年年内，具备关键零部件的修复再制造能力；未来两年内，实现同轴送丝激光3D打印技术在修复再制造领域的产业化应用，为国内工业制造和再制造产业发展提供利器。

关于上海产研院3D打印研发平台

建设上海研发公共服务平台是《上海实施科教兴市战略行动纲要》明确提出的一项战略任务。研发平台是运用信息、网络等现代技术构建的开放的科技基础设施和公共服务体系，由科学数据共享、科技文献服务、仪器设施共用、资源条件保障、试验基地协作、专业技术服务、行业检测服务、技术转移服务、创业孵化服务和管理决策支持十大系统组成。

作为国家科技基础条件平台的重要组成部分，上海研发公共服务平台将有效整合集成上海及长三角地区的研发资源，通过开放仪器设施与研究基地，共享科学数据和科技文献，提供专业技术、创业孵化、技术转移等服务，充分体现平台产学研联盟的定位，促进科技资源在全社会范围内的高效配置和共享利用，提升企业自主创新能力，降低创新创业成本，加强产学研合作，系统优化科技创新和产业化环境，为全面提升上海科技国际竞争力提供有力支撑。

上海研发公共服务平台的建设是落实科学发展观的重要举措，也是上海建设创新型城市的重要支撑。研发平台的建设将促进上海科技资源的共建共享，提高研发水平，提升上海国际竞争力，保持上海经济的持续、快速、稳定发展，促进长三角区域科技、经济和社会的可持续发展。