近日，上海產業(yè)技術研究院研制出國內首臺具有實用價值的“同軸送絲激光金屬3D打印機”，將為各種關鍵零部件的制造與再制造提供效率更高、成本更低的解決方案。“上海工業(yè)門類齊全，再制造資源豐富，希望我們研制的裝備有用武之地。”上海產研院3D打印研發(fā)平臺主任周偉民研究員說。

再制造是一個快速發(fā)展的綠色產業(yè)，能讓舊的零部件煥然一新，從而節(jié)省大量原材料和能源，并減少排放。目前，美國的再制造產值已達500億美元/年，而我國僅為5億美元/年左右。如何在產業(yè)技術上實現(xiàn)“彎道超車”？激光熔覆3D打印是一種很有潛力的新興技術，具有節(jié)材、節(jié)能、成形不受零件復雜程度限制等優(yōu)勢，近年來受到工業(yè)界的廣泛關注。

科研人員展示同軸送絲激光金屬3D打印機制造的零部件。

據(jù)周偉民介紹，傳統(tǒng)的送粉式激光金屬3D打印技術以金屬粉末為原材料，利用高壓氣體噴射到沉積位置，再利用激光照射熔化，最后凝固成形。這種技術在航空、航天、核電等領域得到了一定應用，但存在粉末利用率低、有粉塵污染等問題。

為此，上海產研院圍繞激光熔覆3D打印技術展開攻關。經過近兩年自主研發(fā)，一臺同軸送絲激光金屬3D打印機最近問世。它通過一個激光熔覆頭，將一束高功率實心激光轉換為同軸環(huán)形激光，并聚焦在工件上；金屬絲從環(huán)形激光的正中心同軸送入熔池，進行熔化沉積。這臺裝備的最大激光功率達3000瓦，絲材直徑為1.0—1.6毫米，使用316L不銹鋼時的打印速度是5—30克/分鐘。它已成功打印出一個直徑60毫米、高250毫米的圓環(huán)樣件，由600多層堆積而成，表面粗糙度僅為15微米。經測試評估，這臺同軸送絲激光金屬3D打印機達到了國際先進水平。

科研人員在操作同軸送絲激光金屬3D打印機。

上海產研院博士后王涵表示，使用金屬絲代替金屬粉末具有很多優(yōu)點。金屬絲更便宜，利用率更高，也更容易保存，而且不會對周圍區(qū)域產生污染。以鈦合金為例，金屬絲的價格是300元/公斤，僅為金屬粉末每公斤價格的十分之一；用金屬絲打印材料的利用率可以達到100%，而用金屬粉末普遍不超過30%。這兩個成本，就相差30倍左右。而且鈦合金是戰(zhàn)略級貴金屬材料，其利用率的大幅提升對國防建設具有重要意義。

科研人員在操作同軸送絲激光金屬3D打印機。

根據(jù)計劃，上海產研院3D打印研發(fā)平臺將在今年年內，具備關鍵零部件的修復再制造能力；未來兩年內，實現(xiàn)同軸送絲激光3D打印技術在修復再制造領域的產業(yè)化應用，為國內工業(yè)制造和再制造產業(yè)發(fā)展提供利器。

關于上海產研院3D打印研發(fā)平臺

建設上海研發(fā)公共服務平臺是《上海實施科教興市戰(zhàn)略行動綱要》明確提出的一項戰(zhàn)略任務。研發(fā)平臺是運用信息、網絡等現(xiàn)代技術構建的開放的科技基礎設施和公共服務體系，由科學數(shù)據(jù)共享、科技文獻服務、儀器設施共用、資源條件保障、試驗基地協(xié)作、專業(yè)技術服務、行業(yè)檢測服務、技術轉移服務、創(chuàng)業(yè)孵化服務和管理決策支持十大系統(tǒng)組成。

作為國家科技基礎條件平臺的重要組成部分，上海研發(fā)公共服務平臺將有效整合集成上海及長三角地區(qū)的研發(fā)資源，通過開放儀器設施與研究基地，共享科學數(shù)據(jù)和科技文獻，提供專業(yè)技術、創(chuàng)業(yè)孵化、技術轉移等服務，充分體現(xiàn)平臺產學研聯(lián)盟的定位，促進科技資源在全社會范圍內的高效配置和共享利用，提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力，降低創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成本，加強產學研合作，系統(tǒng)優(yōu)化科技創(chuàng)新和產業(yè)化環(huán)境，為全面提升上海科技國際競爭力提供有力支撐。

上海研發(fā)公共服務平臺的建設是落實科學發(fā)展觀的重要舉措，也是上海建設創(chuàng)新型城市的重要支撐。研發(fā)平臺的建設將促進上海科技資源的共建共享，提高研發(fā)水平，提升上海國際競爭力，保持上海經濟的持續(xù)、快速、穩(wěn)定發(fā)展，促進長三角區(qū)域科技、經濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。

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