上海探真曾晓雁：激光金属增材技术是航空航天领域中的变革性技术

2021年10月14日至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”在上海滴湖举办。上海探真激光首席科学家、华中科技大学教授曾晓雁在本次论坛上发表了题为“激光增材制造金属零部件：航空航天工业中变革性的智能制造技术”的主旨报告。

△上海探真激光首席科学家、华中科技大学教授曾晓雁

曾教授在报告中介绍了激光选区熔化增材制造技术与装备的发展现状与趋势、激光增材制造技术面临的机遇和挑战等内容。

通过对电弧熔丝、电子束熔丝、电子束选区熔化、激光直接成形、激光选区熔化五种常用的金属增材制造技术的对比，曾教授认为激光选区熔化（SLM）过去是、未来依然是最主流的金属零部件增材制造技术。

对比来看，激光选区熔化具有诸多的优势，比如打印精度高、后续机加工量小等。但同时也存在一些缺点，比如打印速度慢、成形尺寸小等。为了解决这些问题，SLM技术与装备正朝着大尺寸成形缸、多光束同时成形方向发展。

金属3D打印设备主要的技术路线包括以下三种：

• 长焦距f-θ场镜；
• 单台激光振镜沿着不同加工区域移动；
• 多镜拼接并行扫描——成为大尺寸SLM成形技术装备的主流方向
  

为了解决上述技术问题，2015年，华中科技大学在国际上率先研制出四激光束SLM原型设备；2018，上海探真将相关技术发扬光大，开发出尺寸更大的SLM装备。设备配备了4个1000W的激光器，打印成形尺寸可以达到500*500*1000mm。

之后，曾教授横向对比了数控机床行业、铸造行业和增材制造行业。根据相关统计数据，2019年全球数控机床行业的总规模达到1492亿美元，2019年中国数控机床产业总规模达3270亿元。2019年，中国铸造产业的总产值约为6000亿元。而2019年，全球增材制造市场规模仅为118.67亿美元。曾教授表示：增材制造距离主流制造技术还有相当长的距离，与数控机床和铸造行业相比，增材制造的市场规模仅占比1%左右。

当前SLM技术面临着机遇与挑战，全球的研究机构及公司都在努力提出自己的解决方案。如何有效提高成形效率，降低金属3D打印机的使用成本，仍然是竞争的核心与焦点。

在随后的采访中，曾教授向南极熊透露：“目前上海探真主要专注于装备研发、生产，团队有70多人。除了对外销售设备之外，也对航空航天、医疗、电子等领域展开打印服务，服务质量也得到了同行的高度认可。此外，上海电气内部也将这项技术用于汽轮机、燃气轮机叶片等核心零部件的制造。同时，上海电气也意识到SLM技术是一个非常有前景的方向，将投入更大的精力和人力、物力、财力来发展这项技术。通过华中科技大学与上海探真的产学研结合，将能够更好的发挥双方的优势。”
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