铂力特王佳骏：金属增材制造助力产品设计创新

2021年10月14日-15日，由上海市增材制造协会、中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司联合主办的“中国航空航天增材制造技术发展论坛”在上海滴水湖举办。铂力特技术研发部部长王佳骏在本次论坛上发表了题为“金属增材制造助力产品设计创新”的主旨演讲。

△铂力特技术研发部部长王佳骏

在演讲中，王佳骏介绍了铂力特的发展历程、主营业务以及未来发展。王佳骏表示：“铂力特成立于2011年，在过去10年的发展中有幸参与了众多国家重大科技项目，累计装机应用5000余件，2019年在科创板上市。目前公司员工超过1100人，研发人员占比约30%。当前主营业务涵盖金属3D打印设备、工艺技术服务、定制化产品和金属3D打印材料。公司二期建设的粉末线、产品线、装备线、研发中心在2021年全部投入使用。”

之后，王佳骏分析了国外几家代表性的公司在航空航天增材制造方面的成果，比如GE研发的GE9X发动机拥有300多个3D打印零件；SPACE X将增材制造技术全方位融入设计；西门子3D打印燃气轮机叶片并不断拓展应用深度等。

这些公司在应用增材制造技术的过程中，都是通过对产品进行设计优化提升产品及系统性能、减重与成本节约、提升产品竞争力。王佳骏表示：“产品优化涉及结构、材料、工艺三个方面。而且，基于增材制造的产品设计还需要思考四个问题：是否被3D打印？是否适于3D打印？如何适于3D打印？如果用3D打印提升价值？”

基于增材制造的产品设计也经历了三个发展阶段：AM——AFAM——DFAM，随着技术的不断成熟和设计能力的提升，增材制造的技术优势和潜力也被更大的发挥出来。基于增材制造设计的产品，在性能、减重、制造周期等方面均有提升。

王佳骏表示，常用的基于增材制造的典型优化结构特征主要包括：中空夹层及点阵结构、空间拓扑结构、薄壁肋条强化结构、空间曲面/极小曲面散热特征、功能优先的流道排布、微孔结构等。

王佳骏还针对这些典型优化结构特征列举了多个铂力特的应用案例，包括拓扑支架、轻量化支架、多尺度结构、盖板、转向节等。以拓扑支架为例，通过优化设计+3D打印，这个支架的加工周期缩短至5h，材料利用率达95%，零件重量从670g减为245g，减重达到64%。

同时，铂力特在论坛现场的展台上展出了所介绍的拓扑支架。

△拓扑优化连接件及原型（左：优化前 右：优化后）

在采访中，王佳骏告诉南极熊：“增材制造与设计创新应该是相互融合、相互促进的关系。一开始，增材制造技术主要用于原型验证，人们关心更多的是这项技术行不行，能不能做出来。这个阶段主要是由工艺研究单位和产品制造单位为主，设计单位不直接承接制造，双方之间会有一些脱节。随着增材制造特别是近三年的发展，设计单位也开始重视增材制造，在这方面去做一些深入的工作，这是一项变革。”