向下接地氣，工于心、匠于行，首創抬升式桌面型3D金屬打印機

我國各工業、科研和教學領域急需桌面型的大成形體積、可變粉體、高精度的3D金屬打印設備。所謂3D金屬打印桌面機，是指設計精巧，結構緊湊、可變成形粉體、精度好、成形效率高而具有足夠大的掃描成形空間大的微小型設備。其設計和制造難度高，須有長期從事3D金屬打印設備生產和使用經驗的團隊來完成。

然而目前，國內外的桌面型和小型金屬成形機，或成形體積太小（50x50x50mm）、或機器體積太大、或成形粉體不可變，或精度有待提高。江蘇永年激光成形技術有限公司在積近10年在選區激光熔化（SLM）開發經驗的基礎上，采用該公司的多項國家專利，完成桌面型金屬成形機的開發（成形尺寸160x160x200mm ）。

新型桌面機由成形主機、過濾器、控制柜和冷水機組成，如圖。

△YLM－160桌面金屬3D打印系統

桌面型3D金屬打印設備絕不是低端產品的代名詞，采用了永年激光的國家發明專利“型－形技術”，即M／S——Model／Shape技術，完成從SLM到SLM－M／S的技術提升，經過大量的卓越的開發工作，順利完成我國第一個超大成形粉體的金屬桌面機的生產。

首臺（套）抬升式桌面型3D金屬打印機，摒棄傳統的SLM設備的成形缸系統，有效地降低用戶的使用成本，可廣泛地應用教學、科研和工業等各個領域。

工業領域：注塑模和吹塑模小型插件等，工業用金屬結構件，其成形空間應遠遠大于50mm立方，應達到160x160x200mm 的水平；

醫療器械：體內外假肢和關節、齒科義齒等；

科研領域：材料研究需小型可變粉體的3D金屬打印設備，以節省寶貴的測試金屬粉末；由于實驗室面積的限制，研究領域更傾向小型機或桌面機；

教學領域：高等學校的實訓、技師和技工培訓和競技大賽等對桌面機的需求是很迫切的。

△YLM－160桌面金屬系統打印的鋁合金光柵

堅持自主創新，鍛造企業核心競爭力

SLM： Selective laser melting（選擇性激光熔化）是3D金屬打印的一種主要技術途徑。這項技術的工作原理是選用激光作為能量源，按照三維CAD 切片模型中規劃好的路徑在金屬粉末床層進行逐層掃描（20μm～80μm厚的金屬粉末微層），掃描過的金屬粉末通過熔化、凝固從而達到冶金結合的效果，然后逐層累積成型出三維實體，最終獲得模型所設計的金屬零件。SLM技術克服了傳統技術制造具有復雜形狀的金屬零件帶來的困擾，它能直接成形出近乎全致密且力學性能良好的金屬零件。

因此，成形缸系統可實現微粉頂層制造及數萬微粉層的精密疊加，保證SLM工藝的實現的關鍵技術之一。目前，國內外主流設備商普遍采用成形缸系統在SLS和SLM工藝中應用了30多年，對中小型的成型件簡易可行，數十年中，因成形件不大，矛盾不大，但隨作大型和超大型SLM的出現，其弊端日益顯現，比如：缸筒的約束剛性過大，造成“大缸干小活”，且不易取件；又如：活塞與缸筒是導向付的關系，容易引發“卡缸”等問題。最突出的問題是傳統SLM技術的粉材浪費及其其嚴重，現有成形缸－活塞SLM技術，只有不到 20％被熔化轉變成零件；未熔化的粉末雖然可以被回收處理后再使用，但因氧化和流動性下降等原因，復用 5－10 次后，粉末不能再用，必須更換新粉末；粉末價格高，是同等重量棒材價格的 10－20 倍。從典型的3D打印產品的成本分析，原材料占20－30％，設備折舊占40－50％，由此可見，設備和粉末的國產化、節約粉末和減低使用成本是3D打印應用的瓶頸之一。

用戶的痛點，就是改進和創新的目標。永年激光在近10年SLM設備開發經驗的基礎上，不走仿制老路，銳意進取、勇于創新，錨定高質量發展，形成了一批最新技術成果，并新增多項國家發明專利，通過更換“型板”、“形臺”和“伸縮筒”，即可更換粉體，實現“大件大粉體”，“小件小粉體”，提高了成形效率，節省寶貴的粉末。同時，無成形缸的限制，可以從形板上直接取出成形件，大大簡化了設備的結構，取件十分方便，特別適合超大型3D金屬打印重型設備。

此外，永年公司具有自主知識產權的成形控制軟件和數據處理分層軟件，特別適合具有保密資質的軍工企業。其特點如下：

1、根據模型幾何形狀自動排版，排除零件干涉。

2、可自動生成模型支撐，支撐參數可由用戶自定義，支撐參數兼顧可靠性和后續易去除性。用戶還可根據自身需求任意添加或刪減支撐。

3、根據保護氣體的流向排列掃描次序，零件掃描順序可以與保護氣流的方向進行匹配。

4、Z方向可分段設置層厚和激光工藝參數，且同一成形任務中，可在成形方向分段設置不同層厚和工藝參數，助于工藝開發以及復合材料成形工藝的研究，提供了3D打印更廣闊的工藝成形空間，擴大其應用領域。

5、模型標記編號，層片數據的模型編號標記，以實現成形時中止個別模型繼續打印。

6、隔層掃描，可選隔層掃描支撐數據，提升效率。

7、掃描策略可根據實際需要進行選擇和設置，可采用分區填充策略（條形，塊狀），鄰層填充線夾角變換。

8、掃描路徑動畫模擬，方便查看具體路徑規劃效果。

補足短板、解決痛點，讓用戶敢用國產設備、會用國產設備、用好國產設備。

永年，既是品牌，更是信任和責任

面對不斷變化的國內外環境，在國家部署實施制造強國的背景下，永年激光銳意持續創新，筑牢核心競爭力，以創新之鑰，破解發展難題。公司實施“創新驅動的發展戰略”，分別與中國工程院吳澄院士、中國科學院葛昌純院士合作共建企業院士工作站和3D金屬打印科研創新平臺，曾先后與中科院電子學所、中科院寧波材料研究所、清華大學、石家莊鐵道大學、昆明理工大學等科研院所建立了10個協同創新實驗室。公司擁有國家發明專利授權17項、實用新型專利授權10項，獲得軟件著作權4項，注冊商標14項，參與起草地方標準2項，企業標準3項，管理體系認證5項，CE產品認證2項。2014年獲得第三屆中國創新創業大賽先進制造行業第二名，2015年獲得江蘇省高新技術企業稱號，2016年獲得江蘇省重大技術裝備首臺套和“專、精、特”產品認證，2017年獲得江蘇機械科學技術進步二等獎，2018年獲得江蘇省最具成長性高科技企業100強和中國3D打印行業最具投資價值20強，2020年獲得中國宿遷科技大賽一等獎和江蘇省中小企業創業創新大賽三等獎。

永年激光運用市場化機制打通科技成果轉化最后一公里，完成從桌面型到小中大型、再到超大型的金屬成形系列化設備的研發和產業化，跑出企業發展的加速度，實現銷售收入比2019年增長50％，獲得良好的經濟效益和社會效益。

俗話說：沒有金剛鉆，不攬瓷器活；栽下梧桐樹，引得鳳凰來。中國一重、中航重機、航天科工等央企領導紛紛前來永年公司調研、考察和交流。已是耄耋之年的顏教授堅定地對大家說，需要定制化設備找永年，需要產學研協同攻關找永年。永年，既是品牌，更是信任和責任。

未來，永年激光將著力打造基于5G網絡的生產流程可察、風險可測、質量可控的智能化增材制造新模式，在科技報國和構建“雙循環”的新征程上再創輝煌。