五千字！2023年国内金属增材制造技术发展成就总结
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LPBF无支撑金属3D打印工艺取得广泛进展 -
超多激光、超大尺寸LPBF设备集中出现，西方将此称之为中国增材设备商正发起“laser wars” -
国产首台绿激光LPBF金属3D打印机诞生 -
涌现一批新材料 -
电子束3D打印设备和应用继续取得进步 -
一些易开裂的特殊材料打印工艺获得突破 -
难熔合金和硬质合金开辟出传统LPBF难以解决的新赛道 -
电弧增材技术正在复制SLM技术的成功之路 -
粘结剂喷射应用和设备取得进一步发展 -
电子3C行业将金属3D打印技术纳入生产供应 -
中国设备商广泛西进，引欧美行业人士警惕
接下来，3D打印技术参考将对主要的行业参与者在2023年取得的成就进行分别介绍，所涉及的工艺包括：粉末床激光和电子束熔融、粘结剂喷射、电弧及等离子束熔丝、挤出制造，均是当前主流的金属增材制造工艺。需要指出的是，限于联系的深度不同，本文仅能选取行业内的代表性企业，有些企业无法联系上，或有遗漏，敬请联系补充和见谅。
2023年，华曙高科发布多款面向航空航天、汽车、模具、消费品、3C等应用场景的高效金属增材制造系统，包括FS1521M系列、FS1211M、FS811M系列、FS511M和FS350M。FS1521M系列采用超大尺寸平台，可根据客户需求，提供方缸或圆缸及多种尺寸缸体，可配置16激光，成形效率达400cm³/h，已实现产业化用户的多台装机和稳定运行。FS350M是一款面向批量生产的爆款产品，是模具、汽车、航空航天、消费品、3C等行业批量应用的降本增效创新方案。主机占地面积仅6㎡，但成形缸尺寸达到433 ×358 ×400mm，并标配4×500W激光。在鞋模行业，该设备可以实现几乎所有常见尺码鞋模的成双打印。不仅如此，FS350M加工时耗气量仅为3-5L/min，低于行业均值，有效帮助用户节省使用成本。
2023年，苏州倍丰智能在金属3D打印技术领域实现诸多突破。对于该公司而言，2023不仅是技术革新的一年，也是引领行业走向新高度的一年。从克服γ'-高温镍基合金3D打印的开裂难题到推出超大型打印设备SP1200和SP801，再到开发新型雾化制粉工艺，苏州倍丰智能的每项成就都在推动着整个金属3D打印行业的发展。这些技术突破充分展现了苏州倍丰对“金属3D打印全产业链”的深度投入和全面布局。通过关键技术的持续创新，推动整个产业链的发展和优化，致力于构建更加完善和高效的金属3D打印生态系统。
2023年，易加三维继续在工业级金属3D打印设备领域精研精进，陆续推出了四激光M400、十激光M825、十六激光M1550增材制造系统。其中M400成型室尺寸405X405X450mm，可选单光、双光、三光、四光配置，最大成型速度可达140cm³/h；M825成型室尺寸833x833x1100mm，可选四光、六光、八光、十光配置，最大成型速度可达350cm³/h；M1550成型室尺寸1558x1558x1100mm（Z向可定制达2000mm），可选二十五激光配置，最大成型速度可达540cm³/h。
2023年，永年激光在重型SLM金属3D打印技术的工艺和设备实现了多项突破，对我国重型、SLM技术发展具有里程碑的意义。YLM-1000-C在一平方米的扫描面积上布置了30束激光，如此高的激光束扫描密度，大大提高了生产率，截止到发稿前为全国之最，没有之一。该设备还具有很高的成形过程稳定性，30束激光分布在8个扫描分区中，每个分区中，某束激光失效，只要还有一束激光工作，就可补足其缺失，仍可继续完成扫描任务。YLM-450是调查了中、小型火箭发动机的尺寸后，决定其扫描面积和成形高度而设计的。在450mmx450mm的成形面积上，具有4套三维振镜，其具有两种工作模式：4束激光可以全部用于成形(红外波长、纳秒脉冲)；3束激光用于成形，另一束激光为超快激光：紫外波长、皮秒脉冲，用于层层或若干层的修边(切割)，大大提高件的精度。为纯激光的增减材制造，是SLM技术创新性的发展。
2023年，汉邦科技发布两款全新金属增材制造装备，该公司表示，它们不仅在技术上有所突破，更在实际应用中展现了卓越的性能。专注航空航天应用场景的高效增材制造设备HBD E1000，成型尺寸660×660×1250mm，配备高质量八激光系统，兼顾高效率与高精度；采用长效过滤净化系统，创新风场设计，提高全幅面打印质量一致性；自主研发软件系统，为客户提供更智能及多元性的打印方案。全新升级的核心产品HBD P400适配高效、连续大规模生产需求，成型尺寸350×400×400mm，最高可配六激光。大层厚双向智能铺粉工艺、多激光扫描策略及拼接工艺，实现满幅面高精度打印。智能粉末供应系统搭配长效过滤净化系统，有效提升粉末利用率及良品率。
英尼格玛于2023年最新发布了智能化原位增减复合制造系统ArcMan M500，是缩短制造工艺链、颠覆传统制造模式的技术革新之作，可用于复杂结构件的一体化成型，直接生产近净成形件甚至成品件。M500具有更轻量、更紧凑的结构设计，设备主体可安装于集装箱内，实现户外和移动场景(公路、船舶上等)中零件的快速修复与制造。ArcMan M500采用定制设计三轴机床作为执行机构，搭载了具有自主知识产权的核心CAM软件IungoPNT及智造监控系统IungoMC，协同控制升降机械装置实现增材枪头与减材刀具的交替切换，实现原位增减工艺复合制造；配置换刀库，通过更换刀具是实现各种形式的机械加工；同时，具备整体式全封闭的钣金安全防护房体（配合L型电动移门实现工件的吊装） 防止焊接弧光辐射，隔离噪声；集成设计控制系统与控制面板，内部安装有整套设备的核心控制系统、减材数控系统以及计算机系统。
2023年，升华三维在间接3D打印技术路线、特殊金属和特种陶瓷材料开发，及工艺应用上均实现了新的突破。在金属打印方面，升华三维团队攻克了难熔金属钨合金3D打印难点，解决了钨材料加工中极易出现的变形、裂痕、夹心等问题。成功证明了采用PEP工艺制备了高比重93WNiFe合金高性能结构件的可行性，该工艺目前已成功应用在航空航天、核工业、医疗等领域的性能件上，且该公司面向应用市场推出了93WNiFe合金3D打印服务。此外，针对PBF等技术打印硬质合金存在的微观组织裂纹和孔洞缺陷难题，升华三维团队基于PEP工艺开发了碳化钨YG10打印材料，成功突破结构致密、组织均匀及力学性能瓶颈，在实现复杂结构的同时，制备出高于传统粉末冶金工艺的高性能硬质合金结构零件。此举可推动3D打印技术深入硬质合金产业应用领域。
2023年对融速科技来说是突破的一年。在产品方面，融速科技在电弧增材领域完成了全系列产品布局。其中，面向工业自动化生产的电弧增材平台AMmake S2系列全新发布，为客户提供3种尺寸选择，其中Mega版本配备6米超大成型仓。另外，航天专用大尺寸增减一体装备AMmake R1也硬核亮相，整体高度为8.5m，设计可打印直径4.6m，可打印高度6m，可保证超大尺寸打印，达到10倍于传统工艺的制造速度。在技术方面，融速科技自研AMtwin™全流程数据管理系统，独创高效铝合金气孔抑制技术，同时开发多达24种选材工艺包，全年累计打印交付零部件约400件，共数千公斤。
2023年，西安赛隆在电子束选区熔化技术和设备领域取得重要突破，研制出大功率、高精度、长寿命、低成本的间热式电子枪，并在国际上率先推出搭载间热式钨阴极的电子枪的系列商业化电子束3D打印设备。据悉，设备电子枪最大功率6kW，粉末床最高预热温度1300℃，最小束斑直径小于100μm，阴极组件使用寿命大于500h。针对医疗、航空航天、汽车工业、科研等领域典型应用场景需求，推出Y150 Plus（成形尺寸170×170×180mm）、T200（成形尺寸200×200×450mm）、H400（成形尺寸400×400×400mm）等型号设备，实现了钛合金、钛铝等脆性易开裂材料、难熔金属及合金、铜及铜合金等复杂零部件的高精度、批量化、低成本制造。以T200型设备为例，单炉次可生产288件钛合金髋臼杯、24件钛铝叶片、上千件钛合金椎间融合器，打印时间均低于100h。西安赛隆表示，其将继续为用户提供更快、更省、更精、更优的电子束金属增材制造解决方案。
2023年，镭明激光紧抓智能制造发展趋势，面向民用市场推出模具专用设备LiM-X400M系列，成形尺寸260*400*390mm，三激光配置保证成形效率；在铺粉控制、风场系统优化、工艺控制、温度控制、粉末控制等方面均有创新设计。针对市场对大尺寸零部件制造及工业制造批量化生产需求，发布LiM-X800H系列设备，成形尺寸达800*800*1660mm，Z轴成形高度突破1600mm，可实现十激光同时打印；均匀稳定的大幅面风场设计及铺粉智能监测系统、全自动粉路循环系统，保障设备在超长生产周期下状态稳定可靠，进一步丰富了公司大尺寸激光选区熔化设备产品矩阵。
2023年，希禾增材将国产绿激光金属3D打印设备推向市场，成为国内第1家、全球第2家绿激光金属3D打印设备企业，目前已上市XH-M160、XH-M350两个型号，完成Cu、CuCrZr、CuSn10、CuCrNb等材料的工艺匹配，后续还将逐步推出更多铜合金、难熔金属、黄金（贵金属）等材料的解决方案。公司创始团队拥有近18年激光器、金属3D打印装备研发应用经验；构建全新的绿激光光源、光学系统等为代表的独特核心竞争力，面向全球用户提供基于绿激光的金属增材制造整体解决方案，同时探索发展基于短波长激光、多波长激光复合等创新型金属3D打印技术路线，解决金属3D打印行业当前存在的效率、成本、后处理等痛点问题，为全球金属3D打印的进一步规模化、产业化发展贡献力量。
2023年，易制科技在粘结剂喷射3D打印技术方面取得巨大突破，推出M400Pro及全密闭自动上料、清粉系统，该产品针对批量化高速生产应用，集成度高，在保证0.05mm精度水平的情况下，实现1200DPI满幅打印时速度达到10秒/层，整体技术居国内领先。该产品配备了全新的筛分上落粉机构，可在保证1%以内铺粉均匀度状态下提高铺粉致密度5~10%，且设备内部扬尘极少。与该产品同时推出了高抗堵环保型水性粘结剂，实现长时间放置不堵喷头，有喷墨缺陷时可自修复。易制科技希望与业内同行一起通过创新研发来推动3D打印向真正的批量化应用发展。
德迪智能坚持以“装备+材料+工艺+软件”的数字化智造解决方案为客户创造价值，在2023年带来多款突破性新品和工艺，从DLM-500系列多激光金属增材制造系统的设备面市，到自研“呼吸钢”、“NiTi形状记忆合金”等8款新材料的量产运用，再到“少支撑、悬空无支撑技术”、“超精细表面工艺”的产能应用，以及即将上世的鞋行业“ChatGPT”设计云平台，德迪智能为航天军工、医疗器械、鞋及消费品、汽摩配等多行业客户实现技术落地、产品落地、量产落地！
2023年，在科技部重点研发计划等多个国家级项目支持下，清研智束攻克阵列式多电子枪耦合技术，推出2×2阵列式电子束选区熔化设备Qbeam S600，致力于航空航天大尺寸钛合金零部件低应力打印成形。Qbeam S600打印幅面为600×600×700mm，四枪阵列拼接精度高，钛合金沉积效率高，成形时间短，免于热处理，充分降低成本。尤其是高温真空的低应力打印环境带来的强大控形能力，针对薄壁复杂结构更具优势，可堆叠打印满足批量化生产。清研智束表示，S600设备标志着其在电子束增材制造批量化应用上取得了重要进展，其将以科技创新引领金属3D打印批量化产业，为客户带来更高效、更低成本的生产方式，为产业变革和技术进步注入持续活力。
西安优弧智熔增材制造有限公司2023年发布了等离子熔丝增材制造设备BARC-WPAAM2001，可实现成形尺寸寸2000×2000×1500mm，成形效率可达800cm3/h，可实现大型构件的快速高性能的增材制造，应用于钛合金、锆合金等材料的增材制造，打印钛合金零部件性能已达到GJB 2744A-2007的锻件指标，同时可打印镁合金，实现了φ800mm大型镁合金结构件的打印。
我们要振奋于当前技术似乎已经发展到五年前我们曾期盼的爆发时代的到来，但也须脚踏实地将这些突破性的技术转化到生产一线，更应时刻警醒于欧美先进技术的发展程度。
主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址：www.amreference.com
延伸阅读：
2.汇总：2023年3D打印《Science》《Nature》正刊文章，共11篇
3.全球知名工业级3D打印企业2022财年收入及最新市值汇总
