「雍熙聚材」:推动金属3D打印技术国产自主可控
新基建浪潮下,国产3D打印(又称“增材制造”)行业正迎来飞速发展。一方面,制造业产品复杂度和精度等要求不断提升,工厂对能满足零部件定制化、小批量生产的3D打印需求日趋迫切;另一方面,3D打印市场被国外厂商长期垄断,国内企业数量稀少,市场前景广阔。
瞄准其中的商机,成都雍熙聚材科技有限公司(下称“雍熙聚材”)于2016年在成都市青羊区成立,专注激光选区熔化(SLM)与激光净成形(LENS)等工业级增材制造设备制造、材料研发生产和加工服务。
目前,「雍熙聚材」已拥有与增材制造技术相关的技术专利30余项,是中国西南地区唯一一家掌握3D金属打印设备核心技术的金属零件打印业务的生产型企业,主要为航空、航天、航发、电科等军工企业和汽车零部件和电子接插件模具等民营企业提供产品和服务。
logo
坚持技术自研,占领国内市场先机
与传统“减材”的制造过程截然相反,工业金属级增材制造以三维数字模型为基础,通过软件分层离散和数控成形系统,用激光、电子束、热熔喷嘴等方式,将金属粉末材料在二维平面上进行逐层堆积熔结,从而快速制造出三维结构实体。
「雍熙聚材」创始人之一李小雷告诉36氪,就航发零件旋流器和燃油喷嘴来说,传统的数控机床铣削加工制造方式需要将旋流器分三部分拆解,分别切削加工,然后通过焊接工艺联接到一起,精度不好保证,费工费时,成品率很低,尤其是整个过程中材料利用率非常低,一般低于10%,甚至有低至2%的情况。
而使用工业金属级增材制造技术,零部件可以一体成型。尤其是航空发动机的燃油喷嘴,由原来若干个铣削零件后的部件组合成型更改为一体式打印成型,节约了大量成本,并缩短了生产周期。
但工业金属级增材制造设备的技术壁垒较高,国外相关专利技仍处于保护期限内,且还在不断迭代更新和打磨之中;核心光学部件也严重依赖进口,如大功率激光器被Trumpf、IPG等少数几家企业垄断,扫描振镜主要由德国Scanlab公司供应。因此,不少国内企业选择直接购买国外的整机设备。
然而,国外整机设备价格高昂,售后困难,难以满足国内日益增长的3D打印市场需求。据中国增材制造产业联盟估算,2021年中国增材制造企业营收约为265亿元,近四年平均增长率30%,较全球年均复合增长率20.4%高出10个百分点。
这种背景下,企业对性价比更高的金属3D打印技术国产替代化需求日益增加,推动「雍熙聚材」在2016年走上了自主研发的道路。
历经六年多的努力,「雍熙聚材」目前已拥有三套专业级3D打印生产作业机器单元和近1000平方米的研发生产场所,提供为客户量身定制的3D打印技术应用解决方案,包括快速样件、小批量生产、模具制作等;「雍熙聚材」能打印的最小特征薄壁件尺寸小至45微米,应用材料包括钛合金、高温合金、铝合金、铜合金、不锈钢、模具钢、高强度钢等四十多种。
技术层面,「雍熙聚材」实现部分技术自主可控,设备的主要功能部件性能参数在国内成熟领先,包括YONSEA CNC 2.0控制系统、YONSEA MONI 1.0自适应监控反馈系统、净氧系统(氧含量可以控制到75PPM以内)、防爆系统、软性刮刀走刀铺粉系统和除尘除烟净化系统等,最终分阶段推出了单激光和多激光成型机YS-340M金属3D打印设备、YS-560M金属3D打印设备和送粉式金属3D打印试验平台YL-600M。
以非金属刮刀技术为例,这项技术由「雍熙聚材」完全自主研发,经过无数次反复高温验证找到性能最合适的非金属材料,做成非刚性刮刀,即将拿到发明专利。与市面上普遍应用的金属材料刮刀不同,在金属粉末“熔化→冷却成层”的过程中,此项技术很好克服了金属粉末颗粒不均(15μm~43μm)在熔结冷却成型过程中对打印产品精度和零件性能的影响,也保证了打印过程中可以无卡刀故障,利于建设自动化产品线,实现无人值守。
产品层面,不同于其他购买国外设备的厂商,由于「雍熙聚材」自研了3D金属打印设备,所以在给客户提供打印服务时,公司可根据客户对产品金属粉未材质的不同,在试打验证过程中修改底层源代码,改变打印过程中的瞬时功率、光斑大小等参数以及优化扫描路径和打印工艺,保证最终成型零部件精度高、力学性能好;此外,「雍熙聚材」还能对打印出客户的零件模型进行后处理及精度、性能测试,并进行全方位的售后跟踪,有效帮助企业缩短产品设计开发周期,提高产品质量,降低生产成本。
聚焦金属3D打印,不断攀登科技树
目前,「雍熙聚材」拥有与增材制造相关的技术专利30余项,包括3D打印发明专利、计算机软件著作权登记证书、实用新型专利等,并先后获得了“高新技术企业”证书、“2021年度成都市新经济百家重点培育企业”等荣誉称号。
团队中,研发人员占比九成以上,均具备丰富的行业研发经验。其中,技术顾问谢勇是西安交通大学航天航空学院教授、博士生导师,曾任第九届动力学与控制专业委员会神经动力学专业组副组长、第十届动力学与控制专业委员会神经动力学专业组副组长、第十届理性力学和力学中的数学方法专业委员会委员、第十一届中国力学学会动力学与控制专业委员会委员和第一届随机与神经动力学专业组组员。
除了航空航天领域,「雍熙聚材」接下来将继续往新能源汽车、医疗等领域拓展业务,并计划推出工业级金属打印培训服务。技术方面,「雍熙聚材」也将不断开发能打印精度更高、尺寸特征更大的设备。
谈及「雍熙聚材」为什么选择在成都市青羊区创业,李小雷表示,因为青羊区有很好的航天航空产业聚集优势,目前公司很多客户也是青羊区的企业。此外,青羊区政府也在资金、宣传等方面给予了「雍熙聚材」许多扶持。