文/潘慧

自主研發(fā) 加快金屬3D打印產(chǎn)業(yè)化的步伐

《廣東科技》：請介紹廣州雷佳增材科技有限公司（以下簡稱廣州雷佳）的基本情況。

廣州雷佳：廣州雷佳位于廣州荔灣區(qū)國家級科技企業(yè)孵化基地——廣州市3D打印產(chǎn)業(yè)園，專業(yè)從事金屬3D打印設(shè)備研發(fā)、制造、銷售以及提供3D打印服務(wù)。公司團隊是國內(nèi)最早從事金屬3D打印研發(fā)的團隊之一，傳承華南理工大學(xué)十余年金屬3D打印設(shè)備、材料工藝研發(fā)經(jīng)驗。公司團隊核心成員于2002年開始開展金屬3D打印技術(shù)研究工作，自主開發(fā)了SLM 成型設(shè)備DiMetal-280、DiMetal-100、DiMetal-50 等，同時相應(yīng)開發(fā)了SLM 設(shè)備系統(tǒng)總控軟件、路徑規(guī)劃軟件和計算機輔助工藝優(yōu)化軟件，并于2004年4月制造出國內(nèi)首臺金屬3D打印設(shè)備，目前已經(jīng)形成了“高精度、多材料、大尺寸、高效率”系列化金屬3D打印設(shè)備。

在知識產(chǎn)權(quán)布局方面：自2002年開始，公司對SLM金屬3D打印設(shè)備核心專利進(jìn)行布局，至今共申請了240余件專利，獲授權(quán)國內(nèi)外發(fā)明專利35件（包括美國、德國授權(quán)專利），授權(quán)實用新型、軟件著作權(quán)、外觀專利85件。

在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面：公司2007年開始金屬3D打印在口腔方面應(yīng)用研究，2011年拿到國內(nèi)首個3D打印醫(yī)療器械產(chǎn)品認(rèn)證——個性化舌側(cè)正畸托槽（二類），目前該產(chǎn)品已經(jīng)在美國、瑞典、俄羅斯等國家獲得認(rèn)證并銷售。

《廣東科技》：廣州雷佳擁有華南理工大學(xué)的技術(shù)研究背景和積累，請介紹貴公司自主研發(fā)技術(shù)和產(chǎn)品的情況。

廣州雷佳：從2017年成立至今，廣州雷佳已經(jīng)逐步建設(shè)為集金屬3D打印設(shè)備研發(fā)、制造、銷售以及提供3D打印服務(wù)為一體的全球產(chǎn)業(yè)鏈格局，產(chǎn)品多用于航空航天、工業(yè)模具、醫(yī)療器械、珠寶藝術(shù)、汽車、軍工等行業(yè)。公司團隊在LASERADD系列工業(yè)級3D打印機研究制造方面擁有多年積累，已自主開發(fā)了激光選區(qū)熔化成型系列設(shè)備、系統(tǒng)總控軟件、路徑規(guī)劃軟件和計算機輔助工藝優(yōu)化軟件，陸續(xù)產(chǎn)業(yè)化了多種型號激光成形設(shè)備，自主知識產(chǎn)權(quán)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

廣州雷佳秉承“求精，務(wù)實，創(chuàng)新，共贏”的理念，致力于提供包括材料、設(shè)備、軟件以及加工服務(wù)的服務(wù)體系平臺，所有設(shè)備在金屬零件打印過程中可以實時調(diào)節(jié)工藝參數(shù)和刪減工件，強大的自主知識產(chǎn)權(quán)控制及路徑規(guī)劃軟件功能包括分區(qū)掃描策略、路徑規(guī)劃等，同時用戶可以選擇高質(zhì)量材料進(jìn)行生產(chǎn)加工零件，操作靈活、方便。

經(jīng)過十余年技術(shù)積累，廣州雷佳團隊成功研發(fā)多種LASERADD系列工業(yè)級金屬3D打印設(shè)備，僅設(shè)備相關(guān)成果發(fā)明專利就有20余件。Dimetal-500設(shè)備采用國際領(lǐng)先的雙激光雙振鏡成型系統(tǒng)，可快速靈活更換多成型腔，適應(yīng)材料范圍廣；DiMetal-300設(shè)備支持單一材料成型、2～4種材料梯度成型、1～4種材料不同位置成型；DiMet al-100采用新風(fēng)防護(hù)系統(tǒng)、凈化循環(huán)系統(tǒng)、雙重濾芯保護(hù)，設(shè)備可靠穩(wěn)定，真空輔助氧含量更低，CAD數(shù)據(jù)直接上機；DiMetal-50采用高精密過濾系統(tǒng)，300g粉末開機低成本，粉末利用率高，成型精度高，占用空間小，方便移動。廣州雷佳的成功，無疑將金屬3D打印技術(shù)帶到了一個全新的高度，加快金屬3D打印產(chǎn)業(yè)化的步伐。

同時，廣州雷佳還自主研發(fā)了等離子/激光增減材直接制造/修復(fù)LASERADD-PR-500、便攜式激光清洗機LASERADD-LC-20、高熔點激光選區(qū)燒結(jié)SLS-400設(shè)備，其中等離子/激光增減材直接制造/修復(fù)LASERADD-PR-500設(shè)備集成了等離子增材和銑削減材模塊，可用于金屬零件的直接制造和修復(fù)，設(shè)備提供大型結(jié)構(gòu)金屬增減材復(fù)合制造與現(xiàn)場修復(fù)解決技術(shù)方案，成形尺寸大、成形成本低、效率高。除此之外，廣州雷佳還為航空航天、模具、汽車、齒科、骨科、珠寶藝術(shù)等行業(yè)提供復(fù)雜精密的金屬3D打印成形零件加工服務(wù)，材料涵蓋鈦合金、不銹鋼、模具鋼、鋁合金、鈷鉻合金、貴金屬等，零件成形精度高，內(nèi)部致密，表面粗糙度低，零件經(jīng)過修復(fù)拋光后便可使用。

開發(fā)新產(chǎn)品 實現(xiàn)多材料3D打印

《廣東科技》：“多材質(zhì)”是最近3D打印行業(yè)比較流行的詞語，請介紹國內(nèi)外多材料3D打印的發(fā)展現(xiàn)狀。貴公司在多材料3D打印方面取得哪些成果？其技術(shù)優(yōu)勢是什么？

廣州雷佳：多材料零件由于兼顧控形、控材和控性等優(yōu)越特性，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)模具、生物醫(yī)療、航空航天、汽車等領(lǐng)域。然而，多材料作為3D打印技術(shù)中最有前途的一個新方向之一，如何定義零件在不同的部位使用什么材料，不同零件之間該如何連接，材料定義如何與需求實現(xiàn)的功能結(jié)合起來，這是多材料打印的難題，也是國內(nèi)外3D打印領(lǐng)域的研究熱點。

目前國外多種材料增材制造裝備廠商主要有NASA、Object和SLM-Solution公司等。2014年9月11日，Stratasys的子公司Object在上海推出了Objet500 Connex1和 Objet500 Connex2多材料3D 打印機。2017年6月，NASA建立多材質(zhì)空間制造實驗室，用于空間站的飛行驗證，旨在推動優(yōu)化多材料制造能力領(lǐng)域的發(fā)展。隨著市場對多材料3D打印需求的逐漸擴大，國內(nèi)越來越多的企業(yè)逐漸關(guān)注多材料3D打印的應(yīng)用發(fā)展。部分在多材料領(lǐng)域領(lǐng)先的3D打印高新技術(shù)企業(yè)，都有自主研發(fā)的多材料激光選區(qū)燒結(jié)金屬增材制造設(shè)備。

2018年，廣州雷佳成功研發(fā)LASERADD系列工業(yè)級金屬3D打印機DiMetal-300，設(shè)備采用激光選區(qū)熔化技術(shù)，可以實現(xiàn)異種材料在Z軸方向梯度成型，可以實現(xiàn)單層中多種材料梯度預(yù)置，并且在同一層上可以實現(xiàn)不同區(qū)域內(nèi)的異種材料的成型。

多材料激光選區(qū)熔化技術(shù)是通過高能量激光束將二維截面金屬合金粉末熔化，由下而上逐層打印實體零件的一種增材制造方法。該技術(shù)利用三維軟件設(shè)計的三維模型，導(dǎo)入切片軟件并添加支撐和分層處理，得到三維模型截面輪廓數(shù)據(jù)，再利用路徑規(guī)劃軟件對輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描路徑處理，將路徑規(guī)劃后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入多材料激光選區(qū)熔化設(shè)備中，工控機按照每層輪廓的掃描路徑，控制激光束選區(qū)逐層熔化金屬粉末材料，每層粉末可以通過漏斗控制不同的粉末，最終逐層堆疊成致密的三維金屬零件實體。

其技術(shù)優(yōu)勢在于：成型精度高，在現(xiàn)有的金屬3D 打印技術(shù)中成型精度最高，尺寸精度達(dá)20～50μm；力學(xué)性能良好，由于該技術(shù)在制造零件時，激光束將金屬粉末完全熔化，液態(tài)金屬再凝結(jié)而成，所以致密度接近100%；材料廣泛，SLM 技術(shù)可對金屬粉末、合金粉末等粉末進(jìn)行打印。

在多材料研究領(lǐng)域，廣州雷佳團隊將高精度的激光選區(qū)熔化技術(shù)與多種金屬材料成形相結(jié)合，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的DiMetal-300多材料激光選區(qū)熔化金屬增材制造裝備，實現(xiàn)單種材料的高效率成形以及多種材料零部件的大幅面增材成形。該裝備搭載高功率激光器、動態(tài)聚焦掃描振鏡、多重濾芯保護(hù)氣過濾系統(tǒng)以及柔性鋪粉系統(tǒng)，采用多材料斗送粉和集成化控制軟件，最大成形尺寸為250mm×250mm×300mm，尺寸精度達(dá)到±0.05mm，相對致密度98.5%以上，并且可以根據(jù)產(chǎn)量和用途的不同選用不銹鋼、模具鋼、鈷鉻合金、銅合金、鋁合金、鈦合金等其中任意兩種及兩種以上的金屬材料組合，結(jié)構(gòu)設(shè)計自由度高，可應(yīng)用有于航空航天、汽車零部件、船舶、工業(yè)模具、基礎(chǔ)科研等領(lǐng)域。

助力高端精密模具領(lǐng)域 開啟模具增材制造新時代

《廣東科技》：在模具尤其是高端精密模具制造方面，3D打印相比于傳統(tǒng)制造工藝具備怎樣的優(yōu)勢？貴公司在此方面開展了哪些工作？

廣州雷佳：金屬3D打印因強大的個性化定制優(yōu)勢，以及節(jié)約生產(chǎn)時間和成本的特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)模具、航空航天、科研教育、汽車制造、醫(yī)療應(yīng)用、珠寶藝術(shù)等領(lǐng)域，而模具被譽為“工業(yè)之母”，是電子、汽車、儀表、家電、通信等領(lǐng)域規(guī)?；a(chǎn)不可或缺的工具。模具主要包括金屬模具和非金屬模具。金屬模具包括沖壓模、鍛模、鑄模、壓鑄模、擠壓模、拉絲模和粉末冶金等等；非金屬模具主要包括塑料模具和無極非金屬模具。按照材質(zhì)劃分，模具又可以分為砂型模具、金屬模具、真空模具和石蠟?zāi)＞叩鹊取?/p>

注塑模具內(nèi)零件的冷卻是注塑成型生產(chǎn)過程中最耗時的部分?？s短冷卻時間，可有效提高注塑企業(yè)生產(chǎn)效率，同時提升塑料零件產(chǎn)品質(zhì)量，而金屬3D打印是實現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段。注塑模具加速冷卻的常用辦法之一是在模具內(nèi)開冷卻水通道，利用循環(huán)流動的冷卻水及時、快速地帶走模具的熱量；其次，對于傳統(tǒng)工藝中無法加工水路的模具結(jié)構(gòu)，只能采用熱導(dǎo)率更好的材料（如鈹銅）制作鑲件鑲嵌進(jìn)模具中，在一定程度上提高模具整體導(dǎo)熱效果。

廣州雷佳多材料激光選區(qū)熔化設(shè)備DiMetal-300

模具注塑循環(huán)周期中的工藝階段結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)工藝采用交叉鉆孔等技術(shù)制造模具冷卻水路，水路是由多段直管相連，無法貼合曲面模型，冷卻速度和均勻性都面臨“天花板”般的固有約束。直管水路對于曲面、大縱深模型，以及大長徑比、大高寬比的模具幾乎束手無策，或者只能將模具分段制造，再焊接成整體。可以說，傳統(tǒng)工藝制造的注塑模具已經(jīng)難以適應(yīng)結(jié)構(gòu)多變的現(xiàn)代產(chǎn)品要求。針對復(fù)雜注塑零件的快速均勻冷卻要求，隨形冷卻模具應(yīng)運而生。隨形冷卻模具的水路是跟隨注塑零件幾何形狀變化而布設(shè)的，自由彎曲的冷卻通道較為均勻地分布在注塑零件形狀的偏置曲面上，與壁面保持較小的恒定距離，因此冷卻水可以貼合模具內(nèi)壁快速均勻帶走熱量，顯著縮短冷卻時間，改善冷卻均勻性，生產(chǎn)出質(zhì)量統(tǒng)一的零件。

隨形冷卻模具需要3D打印技術(shù)制造,隨形冷卻水道屬于復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，適合使用自由成型的3D打印技術(shù)制造。其中，粉末床熔融技 術(shù)（powder bed fusion，PBF）中的激光選區(qū)熔化（selective +laser melting，SLM）技術(shù)以其高精度、高致密度、力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點，逐漸在注塑模具隨形冷卻水路制造中得到工業(yè)化應(yīng)用。

廣州雷佳在隨形冷卻模具制造領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗和技術(shù)，提供3D打印隨形冷卻水路模具服務(wù)。廣州雷佳應(yīng)用激光選區(qū)熔化技術(shù)，打印以馬氏體時效鋼材料為主，其他模具材料可選高端精密模具。在進(jìn)行注塑模具服務(wù)時，設(shè)計師將根據(jù)用戶需求，制定定制化隨形冷卻水路設(shè)計方案，并使用模流仿真分析技術(shù)迭代設(shè)計方案，再利用3D打印制造模具實體，熱處理提升模具性能，最后利用計算機數(shù)字化控制（CNC）技術(shù)精加工完成高精度隨形冷卻模具。

2019年，廣州雷佳與東莞睿進(jìn)模具科技有限公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，未來雙方將全面開展深入合作，建立雷佳增材-睿進(jìn)模具戰(zhàn)略聯(lián)盟，助力3D打印模具設(shè)備開發(fā)和高端精密模具制造、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。根據(jù)合作協(xié)議，雙方將重點圍繞模具3D打印領(lǐng)域展開合作，各取所長、集中優(yōu)勢，以精良的設(shè)備、成熟的應(yīng)用工藝，協(xié)同推動3D打印模具制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化，致力于成為金屬3D打印模具應(yīng)用行業(yè)解決方案優(yōu)秀供應(yīng)商。

公司簡介

廣州雷佳增材科技有限公司成立于2017年1月，落戶國家級科技企業(yè)孵化基地—廣州市3D打印產(chǎn)業(yè)園區(qū)。廣州雷佳是一家專業(yè)從事金屬3D打印設(shè)備研發(fā)、制造、銷售以及提供金屬3D打印服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，公司以“多元創(chuàng)新、科技引領(lǐng)增材制造”為宗旨，堅持“求精、務(wù)實、創(chuàng)新、共贏”的理念，致力于打造成為國際領(lǐng)先的金屬3D打印解決方案提供商。