南極熊實地探訪：通快激光金屬熔化增材制造實驗室

南極熊導讀：目前進口金屬3D打印機和國產(chǎn)3D打印機已經(jīng)形成了相對明顯的兩大陣營，進口設備定位中高端市場，同時定價也較高。以激光技術(shù)起家的德國通快(TRUMPF)，擁有自主生產(chǎn)的3D打印機核心器件——激光器（甚至荷蘭ASML高端光刻機中的激光器也是出自通快），同時為了適應中國市場的快速變化，也制定了很多本地化的策略。

2020年12月24日，南極熊來到江蘇太倉，實地探訪了通快（TRUMPF）的激光金屬熔化增材制造實驗室以及整個激光加工應用中心，并參觀了通快金屬3D打印機的客戶太倉黑龍智能工業(yè)科技有限公司。

之前，南極熊也曾發(fā)布過通快實驗室的視頻，但這次的實地探訪依然令南極熊感到震撼。

△視頻：通快（TRUMPF）的激光金屬熔化增材制造實驗室

百年德企，擁有核心激光技術(shù)

德國通快成立于1923年，至今已經(jīng)有97年的歷史，1971年就推出了第一臺固體激光器；1985年又自主研發(fā)生產(chǎn)了1千瓦二氧化碳激光器；1991年開始與德國Fraunhofer ILT合作，投身增材制造技術(shù)；2000年通快正式進入中國市場，落戶被稱之為“德企之鄉(xiāng)”的江蘇太倉；2003年發(fā)布第一代激光選區(qū)熔化機床，此后近20年間又推出多款TruPrint金屬3D打印設備，為客戶提供了從原型設計到工業(yè)批量生產(chǎn)的最佳解決方案。如今通快是全球工業(yè)激光解決方案的領(lǐng)先制造商以及創(chuàng)新的保障，尤其在以汽車為代表的高端制造業(yè)中，切割、焊接、微加工等應用幾乎隨處可見通快的設備。

△通快（TRUMPF）公司的發(fā)展歷史

對于金屬3D打印機來講，激光器是最核心的部件之一，直接決定了金屬3D打印零部件的質(zhì)量。同時，這也成為以激光技術(shù)起家的通快的核心優(yōu)勢。常見的激光器包括：CO2激光器、固體激光器和半導體激光器。目前，通快的TruPrint 1000/2000/3000/5000系列金屬3D打印機使用的是自主研發(fā)的光纖激光器，并且憑借通快獨有的碟片技術(shù)平臺，又在今年首創(chuàng)性地推出了可打印純銅等高反材料的綠光金屬3D打印機TruPrint 1000綠光版，該綠光3D打印機的核心是通快綠光碟片激光器TruDisk 1020。

△通快（中國）展廳中的碟片激光器模型

515nm的綠激光特別適合3D打印純銅、貴金屬等難以通過常規(guī)3D打印有效成型的材料。這是由于銅對綠色激光的吸收率很高，接近40%，足足是近紅外激光的8倍，好的吸收率意味著比較寬的加工窗口，制件力學性能和電導率都大大提升，反射率的減少可以使得加工過程更加穩(wěn)定而且高效。

通快技術(shù)經(jīng)理李忠輪告訴南極熊：“目前，純銅的3D打印件主要用于熱交換器、電感應器等領(lǐng)域，發(fā)揮其優(yōu)良的導電性和導熱性。”

△TruPrint 1000 綠光版，后面的 TruDisk 1020為515nm的綠光激光器

金屬3D打印機本地化策略

為了適應中國市場的快速變化，通快從多個方面來實施自己的本地化策略。李忠輪表示：一方面是開放的材料體系，通快的設備不但支持自己的材料，而且也支持國內(nèi)第三方金屬粉末廠商的材料。目前通快已經(jīng)測試了江蘇金物、江蘇威拉里、寧波兵科院、江西寶航等多家國內(nèi)粉末廠商的材料，并且得到了較優(yōu)的技術(shù)參數(shù)。同時，通快繼續(xù)歡迎更多的金屬粉末材料研發(fā)機構(gòu)、高校和企業(yè)與其聯(lián)系合作。

△國產(chǎn)金屬3D打印粉末材料

△江西寶航AlSi10Mg粉打印的通快地球儀

△江蘇威拉里AlSi10Mg粉打印的樣件

第二個策略是將拆包站、叉車、篩粉機等非核心附件通過國內(nèi)廠商定制的方式，來提供給客戶，從而降低整套金屬3D打印解決方案的總體成本。通過嚴格的審核與考察，最終通快選定了拓博的設備作為定制合作供應商。

第三個策略是把打印與后處理之間的流程盡量高效化，以滿足連續(xù)生產(chǎn)的需求。成型缸艙門的設計方便打開和收納，成型缸整體搬運和更換可以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。

金屬制件工廠太倉黑龍引進通快3D打印機

太倉黑龍智能工業(yè)科技有限公司是一家提供金屬零部件試制加工制造的公司，提供砂型鑄造金屬件和直接3D打印金屬件兩種制造方式，配備了齊全的砂型3D打印機、金屬件鑄造線、CNC五軸機床、金屬3D打印機等一系列的設備?？梢哉f具備完整的減材、等材和增材制造能力。其中，金屬3D打印機引入了兩臺通快 TruPrint 3000。

△黑龍前臺的金屬鑄造件和3D打印件

當南極熊到達黑龍時，工程師汪婷正在使用TruPrint 3000為客戶打印航空金屬零配件。汪工告訴南極熊：“通快的金屬3D打印機性能穩(wěn)定，對于一些中小尺寸的金屬件我們會選擇直接3D打印，而對于超大尺寸的金屬件我們會通過砂型鑄造的方式來生產(chǎn)。兩種工藝結(jié)合再配合機加工工藝幾乎可以滿足客戶的各種需求。”

△黑龍現(xiàn)場的通快機器照片

南極熊總結(jié)

此次通快之行，給南極熊留下了深刻的印象，通快在技術(shù)上掌握核心的激光器技術(shù)，在市場策略上秉承開放的思想，愿意與中國的上下游企業(yè)建立廣泛的合作，還通過本地化的附件集成在進口3D打印機和國產(chǎn)3D打印機之間尋求一種更高性價比的解決方案。作為一家德企，這是非常難得的。

李忠輪表示：“2021年，實驗室將會裝機通快最新發(fā)布的2款激光金屬3D打印機 —— TruPrint 2000以及 TruPrint 5000。TruPrint 2000采用惰性封閉式粉末循環(huán)，并具有55 μm的超小光斑直徑，尤其適合醫(yī)療行業(yè)。TruPrint 5000是目前市面上極少數(shù)可以做到500℃預熱的設備，適合打印高碳鋼、超高溫合金等材料?！?br />