電弧增材制造設備的案例
面向科研的電弧增材平臺 AMmake T1 重磅發布，融速科技將亮相2023 TCT Asia
導讀：電弧增材制造技術以打印效率高、原材料成本低等優勢而備受關注，配合CNC等加工設備可以快速的制造大型金屬工件，應用于航空航天、汽車等眾多領域。
2023年9月5日，南極熊獲悉，電弧增材制造設備廠商融速科技即將發布一款新產品——電弧增材平臺AMmake T1，并即將亮相 2023 TCT Asia展會。據悉，這是融速科技專門面向科研機構和高校研發的電弧增材試驗平臺，也是 AMmake T1首次和觀眾見面。
△融速科技電弧增材平臺AMmake T1
高效賦能，為科研而生
為了滿足科研需求，AMmake T1 支持多達22+種材料工藝包，打印壁厚可低至3.5mm，滿足不同企業對增材和打印厚度的要求。設備還能采集13+工藝參數，便于后期生成報告和科研分析。
同時，融速科技團隊還開發了全自動Z 軸高度補償功能，讓客戶在打印過程中無需擔心層間高度變化和撞槍風險，為高質量打印提供有效保障。設備還配有全自動控溫系統，實現精準控溫。
△全自動Z 軸高度補償
多種工藝數據，一鍵導出
AMmake T1 支持多種工藝數據一鍵導出：一鍵導出全流程工藝可編輯數據、一鍵生成全流程工藝延遲視頻、一鍵預覽打印過程孿生仿真，滿足科研用戶多樣的研發需求。
該設備搭載AMtwin?系統，利用數字孿生技術，打印過程動態展現，完整記錄和再現整個增材過程。同時搭配高動態HDR 熔池攝像頭, 可通過顯示器時刻觀測熔池和電弧狀態。
△多種工藝數據一鍵導出
高度契合科研需求
突破原有大型金屬增材裝備對裝機空間的要求，這款AMmake T1 擁有更為小巧的身板，底部滾輪移動靈活，可以輕松實現科研場所的裝機應用。
展開 歐洲采用電弧增材制造工藝成功制造空間探索鈦壓力容器
克蘭菲爾德大學高級講師、WAAM3D公司首席執行官Filomeno Martina博士說：“該零件是使用過去十年開發的軟件和硬件構建的，通過克蘭菲爾德大學新成立的分拆公司WAAM3D，這些設備終于可以商業化了。這讓我們有機會在一個備受矚目的用戶案例上測試WAAM3D的創新解決方案，時間跨度非常大。我們為克蘭菲爾德大學的自動化水平感到自豪。WAAM3D公司將在未來幾個月向工業界提供所有這些工具，我們期待這將對工業大規模增材制造產生的影響。”
航空航天增材制造高峰論壇演講摘要
2018年7月27日上午，航空航天增材制造論壇在杭州國際博覽中心103A盛大開幕。南極熊3D打印網小編現場聆聽了不同專家對此話題的理解和應用。
中國航天科工集團第三研究院工藝處處長劉全福
劉全福在致辭中表示，中國航天科工三院作為中央特大型國有企業，肩負科技強國、航天報國的使命，致力于中國航天事業和國防事業的發展，致力于中國航天事業和國防事業的發展。中國航空科工集團在2016年依托航天三院建立了航空科工集團公司增材制造技術創新中心。目前，中心已在高品質增材制造原材料研發、增材制造系統性應用研究等方面開展了一系列工作，并已成功在一批航天產品中得到應用。同時依托航天云網平臺積極開展了增材制造+互聯網新模式探索。航天科工三院，愿意攜手增材制造產業界的同仁，為航天事業發展和增材制造產業持續健康發展作出一份貢獻。
中國航天科工三院副總工程師楊俊
楊俊進行了《創新、融合、開放、共贏的航天增材應用》的主題演講，他介紹航天科工增材制造中心在三院的研究方向涵蓋了激光學、選區成型、電子束、電弧增材制造、光固化、選區燒結、材料的堆積等等專業方向。產業鏈的覆蓋包括粉末的研發、結構優化設計、工藝研發、設備研發等等方向。計劃到“十三五”末要建成具備裝備信息化、工業化高層次深度融合增材制造智能制造的工廠，形成規模化應用，發展成為國內一流的增材制造服務商，實現增材制造原材料國產化、增材制造裝備自主化、增材制造服務規模，達到有示范作用的航天增材制造全產業鏈發展模式。
航天一院211廠王福德
王福德在演講中主要介紹了電弧增材制造技術，他表示現在飛機上的鈦合金件都是通過鍛或者扣出來，材料利用率非常低，飛機上材料利用率一般都在1%，很少超過5%，最高10%，因此在鈦合金冶煉過程中實際上增加了很多碳排放。而先用電弧增材制造技術做一個毛坯，可以大大提升利用率，減少碳排放。
展開 可實現全彩硅膠打印，Innovatiq發布液體增材制造（LAM）設備
據報道，LIQ 7打印機是基于InnovatiQ公司的液體增材制造（LAM）技術完成設計，將首次實現全彩3D打印硅膠部件。據稱，使用該公司新系統的客戶將能夠密切控制打印部件的顏色劑量，以實現各種顏色的混合搭配。
就應用而言，InnovatiQ公司預計這種新功能將被用于制造美觀的可穿戴設備、消費品和定制電動車部件當中。
在宣布這一消息的同時，InnovatiQ還首次親自展示了其較早版型的LIQ 320 3D打印機，以及其FFF 3D打印機的幾種應用。
△LIQ7可以實現像護腕這樣的定制醫療設備的全彩3D打印。照片來自InnovatiQ。
InnovatiQ的硅膠3D打印
InnovatiQ的前身是德國RepRap公司，成立于2010年，是一家工業FFF（以及后來的LAM）3D打印機制造商。2020年，該公司最終被機器制造商阿博格（ARBURG）收購，并在InnovatiQ的旗幟下重新命名，成為Arburg的全資子公司。
由于有機硅3D打印的利基性質，InnovatiQ公司的LAM打印技術使其在某種程度上成為該領域的先鋒，與Spectroplast和瓦克的ACEO等競爭對手并駕齊驅。
那么，LAM工藝是如何工作的？該技術的核心是在熱源（鹵素燈）的作用下，將該公司的液態硅橡膠（LSR）材料硫化，使其熱交聯成固態。據InnovatiQ稱，這使該材料能夠保持其高性能的機械性能，提供的3D打印部件的特性可與注射成型的硅膠部件媲美。
此外，通過LAM打印的部件不需要進行后期處理，這意味著它們從構建室出來就可以直接用于功能應用。
展開 
上海交大增材制造頂刊：增材制造制備400MPa級高強度鎂稀土合金
但是擠壓態和擠壓-T5態合金的制備流程長，且擠壓過程只能生產形狀簡單的型材，而LPBF增材制造過程加上后續熱處理流程簡單，而且可以制備形狀復雜的構件，具有更廣闊的應用前景。
上述研究表明采用激光粉末床熔融增材制造技術制備高強度Mg-Gd系鎂稀土合金具有非常廣闊的應用前景，但是針對LPBF過程巨大的溫度梯度和極高的冷卻速度導致的熱應力累積從而發生開裂需要加以避免。LPBF加上專門設計的后續熱處理工藝有利于制備適合工程應用的具有更高屈服強度的高性能鎂稀土合金構件，本文可以為增材制造制備鎂合金構件提供一定的理論基礎和技術指導。
Add Up&ESI Group加強增材制造領域合作，致力金屬增材制造仿真新模塊
AddUp和ESI集團推出了“Distortion Simulation AddOn”，這是一款符合人體工程學且易于使用的仿真模塊，專用于金屬增材制造。
AddUp&ESIGroup亮相Formnext18，展示“DistortionSimulation AddOn”在增材制造加強合作
AddUp是增材制造工業解決方案的領導者，ESI集團是基于材料物理的虛擬原型制作解決方案的領導者和先驅，他們宣布推出DistortionSimulation AddOn。 該模塊將增強AddUp ManagerTM軟件的功能范圍，用于增材制造中零件的定義和生產跟蹤。
SOFIA項目（解決方案生產工業添加劑- 工業金屬添加劑制造解決方案）創始于2016年，由Bpifrance、AddUp和ESI集團贊助，自第一次會議以來，他們擁有金屬添加劑制造的共同愿景。在增材制造工業化成為現實的時候，基于材料物理的模擬確保了對材料工藝和性能的深入理解，是提高增材制造工藝競爭力的關鍵組成部分之一。
控制制造工藝
工藝參數的優化是增材制造過程中的關鍵，也是競爭差異化的驅動力。制造商根據其特定應用，必須能夠將可用的機器時間集中在生產或工藝優化上。
傳統地講，生產驗證主要是指生產零件，繼而評估其適配性。引入模擬工具（通常是有限的專家用戶）需要在不同功能之間進行多次反饋循環，從而在數字鏈上產生不連續性。
通過將模擬直接集成到增材制造的準備階段，Distortion SimulationAddOn為生產工藝帶來了連續性。AddUp Manager用戶界面直觀、穩定，為定義模擬參數提供了理想的工作環境，特別是對于非該領域專家的員工。
展開 如何快速評估工業品增材制造潛力？安世亞太增材評估小程序正式上線！
第三步：生成評估報告，根據增材潛力評估結果分析增材制造可行性。
如何看懂評估結果和建議方案？
本案例的得分高達81分，說明非常具有增材制造潛力，產品的部分特征非常適合發揮增材制造的技術優勢，通過增材設計和增材制造非常有可能實現期望的產品性能改進。
在給出分數的同時，系統也給出了增材制造的建議方案。本案例中給出了3個建議，都是針對我們輸入的產品信息自動給出的，用戶如果決定采用增材制造生產該接頭，一定要看懂這些建議。
在本案例中，盡管該接頭具有很高的增材制造潛力，但是僅憑增材制造工藝本身并不能將潛力完全發揮出來，基于增材制造的優化設計才能真正發揮出增材。
制造的優勢，是最后的“點睛之筆”。比如下圖中接頭1、2、3由于位置不同，受力明顯不同，我們針對金屬SLM增材制造的工藝特點，以及接頭在不同位置的受力情況，分別進行拓撲優化設計，最終確定了3種不同的結構形式，實現減重50%。到此為止，一個完美的增材制造解決方案才大功告成。
需要說明的是，分值的高低反映了產品符合增材制造技術優勢的程度，也就是產品利用增材制造優勢的潛力。但是增材制造可行性的判斷應當結合系統給出的具體意見。
展開 中國財經報：增材制造強力賦能制造強國建設
為了保護好這件青銅器，考古工作者首次運用增材制造（3D打印）技術，給文物穿上了“防護服”。
文物修復只是增材制造技術應用場景的一個縮影。作為先進制造的重要發展方向，增材制造技術目前已在航空航天、軌道交通、新能源汽車、醫療裝備等戰略新興產業領域展示了重大應用價值和廣闊的應用前景。近日在江蘇省徐州市舉行的“2021增材制造創新發展論壇”上，與會者認為，在相關政策的支持下，經過近幾年的不懈努力，我國增材制造產業已經從產業培育邁入了應用推廣的新階段。未來，隨著增材制造技術的快速發展，應用場景的不斷拓寬，必將成為賦能制造強國建設強力的重要手段。
增材制造產業邁入應用推廣新階段
增材制造俗稱3D打印，以數字模型文件為基礎，采用金屬、高分子等專用材料，進行逐層打印、堆積，形成實體實物的過程，是數字和制造緊密結合的體現。工業和信息化部裝備工業發展中心李方正博士表示，增材制造作為顛覆傳統產品生產制造理念，帶動傳統制造技術更新迭代，實現跨越式發展的手段，已經成為全球科技的焦點。目前美國、德國、歐盟等世界主要經濟體紛紛加緊謀劃布局，把增材制造作為重振制造業競爭力、搶占未來經濟戰略高點的重要手段。
經過近40多年發展，我國增材制造產業化步伐明顯加快。據李方正介紹，為進一步推動增材制造產業發展，工業和信息化部近年來聯合財政部等相關部門先后印發了《國家增材制造產業發展推進計劃（2015—2016》《增材制造產業發展行動計劃（2017—2020）》等政策規劃。
展開 創成式設計與增材制造，顛覆傳統設計制造模式
但區別于傳統的經驗式設計模式，創成式設計面臨一個極大的難題：結構形式復雜，可制造性差，依靠傳統的制造方法根本無法制造出產品原型。但隨著增材制造技術的發展，通過創出式設計完成的產品結構就能夠在短時間里被加工制造出來。
02
增材制造，沒有造不出的原型
增材制造（Additive Manufacturing，AM）是基于材料堆積法的一種高新制造技術，根據零件或物體的三維模型數據，通過快速成型設備（3D打印機），運用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料等可粘合材料，以分層加工、疊加成形的方式逐層增加材料來生成3D實體。與傳統制造業通過模具、車銑等機械加工方式對原材料進行定型、切削以最終生產成品不同，增材制造將三維實體變為若干個二維平面，通過對材料處理并逐層疊加進行生產，大大降低了制造的復雜度。這種數字化制造模式不需要復雜的工藝、龐大的機床、眾多的人力，直接從計算機圖形數據中便可生成任何形狀的零件。與傳統制造技術相比，增材制造技術優勢盡顯，如：制造復雜物品不增加成本；設計空間無限；減少廢棄副產品；材料無限組合等等，堪稱為制造工藝的顛覆性創新。
展開 減少開關設備電弧故障的方法
電弧是您可能遇到的最具破壞性的工業事故之一，瞬間，您的開關設備可能被毀壞，下游設備嚴重損壞，業務關閉數天或數周，員工嚴重受傷或死亡。
在某些設施或應用中，電弧的潛在風險非常低；傳統的（無弧光保護）開關設備可以使用，風險很小；但是，在大多數應用中，依靠包含有助于減少電弧危險的功能的設備更有意義，這些功能為防止電弧事故的破壞性后果提供了謹慎的“保險”。
這種破壞性的潛力是毀滅性的，11kV開關設備中電弧閃光期間釋放的能量相當于啟動六架航天飛機所需的能量，溫度可能高達 20,000 攝氏度，比太陽表面的溫度高五倍，并且能夠蒸發金屬。
電弧故障可能很少見，但卻是開關設備系統中可能發生的最嚴重的故障，有多種潛在原因，包括人為錯誤（最常見）、技術/設備故障和環境原因。
您可以從多種方法中進行選擇，以降低這種弧閃損壞和傷害的風險，下面描述了三個最常見的。
被動內部電弧保護
使用被動內部電弧保護，電弧故障在發生后由傳統保護繼電器分斷，電弧和繼電器跳閘之間的平均時間為 100 到 1,000 毫秒 (ms)，它發生在字面上的“眨眼”之內，測量時間為 100 到 400 毫秒。
雖然它只持續一瞬間，但電弧事件幾乎肯定會導致足夠的損壞，以至于開關設備需要維修和更換零件，依賴開關設備供電的生產過程也可能受到嚴重破壞。
帶有被動內部電弧保護的開關設備結合了某種類型的管道系統，為高壓、高溫和潛在的有毒氣體提供“逃生通道”，一些開關設備包括一個通向外部區域的管道，這種解決方案通常用于較小的開關設備室，如果開關設備位于較大的房間內或遠離外墻，則管道會通入開關設備安裝室。
這兩種通風策略都減少或消除了電弧氣體從開關設備前部噴出，有助于減少潛在的傷害，它還可以消散爆炸壓力，有助于減少對開關設備的內部損壞。
展開 航空航天高性能制造，激光增材制造技術大有可為
航空航天制造是當今世界科技強國競相發展的重點方向之一，其發展離不開兼具輕量化、難加工、高性能等特征的航空航天金屬構件。激光增材制造技術為高性能金屬構件的設計與制造開辟了新的工藝技術途徑，可解決航空航天等領域發展過程中對材料、結構、工藝、性能及應用等提出的新挑戰。近年來國內外在激光增材制造的新材料制備、新結構設計、高性能/多功能構件形性調控、航空航天應用等方面取得了顯著的研究進展。
研制新型高性能材料是激光增材制造構件力學性能及應用水平提升的基礎保障
金屬激光增材制造過程中易出現孔隙、裂紋、氧化夾雜、熔體球化與飛濺等一系列冶金缺陷，這是由材料的物理和化學特性本質決定的。缺陷會顯著降低激光增材制造構件成形性能。以鋁合金為例，其特殊性質（低密度、低激光吸收率、高熱導率及易氧化性等）決定了其是激光增材制造的典型難加工材料。很多高性能合金較難通過激光增材制造工藝獲得預期的高性能，主要是因材料的成分物性等參數并非專門為激光增材制造而設計，難以適用于激光快速熔化凝固過程及高度非平衡冶金熱力學和動力學行為。
專用面向激光增材制造的Al-Mg-Sc-Zr合金可原位生成Al3(Sc,Zr)納米彌散強化相，成形件抗拉強度高于500 MPa，延伸率超過10%。新型研發的激光增材制造Ti-Cu合金可獲得細小等軸β-Ti晶粒，并具有很高的化學成分均勻性，成形件兼具高抗拉強度（867±8 MPa）和延伸率（14.9±1.9%），如圖1所示。
展開 
增材制造正徹底改變制造業，對IT工具影響巨大
在制造業中，材料的添加（如3D打印的情況）也必須反映在IT工具中。另一方面，在CAE中，不僅要記住最終組件的設計，還要逐層應用材料的特殊過程。熱傳導方面和結構部件的觀點也比傳統制造更具相關性。
在3D打印中，設計、制造和CAE之間的相關性變得越來越重要。這特別適用于CAE和CAM之間的緊密連接。最有可能的是，CAE技術將作為端到端流程的差異化因素發揮最大作用。已經在混合制造領域積累了大量經驗的PLM提供商在決定將3D打印納入其生產流程時將具有競爭優勢。
3D模型渦輪葉片未來的生產
增材制造已經在許多領域得到應用。越來越多的公司發現了這項技術幾乎無限的可能性。畢竟，3D打印的優勢已經擴展到從產品開發到設計和制造再到業務流程的方方面面。與此同時，增材制造將激發當今仍然完全無法想象的設計。
同時，公司正在簡化其生產流程，并通過內包回收個別生產領域。這使他們有機會改善質量控制并減少倉儲。因此，3D打印機將在幾年內成為生產中的標準設備。
展開 當國際巨頭進入增材制造領域時，國內航空制造企業將何去何從？
世界三大增材制造專業展覽會之一的TCT亞洲展——亞洲3D打印、增材制造展覽會將于2019年2月21日在上海新國際博覽中心拉開序幕，其中涉及金屬增材制造技術的企業創紀錄地達到了115家，其中包括了GE的增材制造的子公司GE Additive、GKN公司、歐瑞康、通快、DMG MORI等航空加工制造的企業。
對于國內航空制造企業而言，TCT亞洲展能夠一站式幫助獲取增材制造技術迭代情況；了解GKN、歐瑞康等國際航空制造供應鏈企業如何迎接增材制造的挑戰，以及如何應對增材及整個數字化制造對航空制造、維修的變革。
讓我們盤點一下明年TCT亞洲展對航空行業有哪些不容錯過的部分。
2018 年TCT亞洲展現場
下一代金屬增材制造設備登場
目前國內航空領域裝機量較多的金屬3D打印設備，以德國的EOS M280以及英國RenishawAM250為多，是兩家公司在2011年先后推出的基于激光熔融技術開發的增材制造設備。
C919大型客機應急門導向槽零件
而明年亮相的最大革命性技術，非全球增材制造的最大獨角獸——Desktop Metal在亞洲的首次出展，該公司目前估值為10億美金，投資者包括Google、通用汽車。Desktop Metal采用的技術叫做結合金屬沉積（BMD），與使用激光器進行打印的SLM技術不同，其是通過擠出液滴再層層堆積的方式構建3D實體的，這一技術更接近于傳統的MIM金屬注射成型技術。由于不會使用粉末進行燒結，其打印價格約為SLM技術的十分之一，而目前推出的Production系列的生產速度會是現有技術的100倍。
展開 華南理工增材頂刊：1.3GPa！增材制造高強、高耐磨SiC增強不銹鋼！
激光粉末床熔化粉末添加劑制造技術是一種很有前途的粉末添加劑制造技術，通過高能激光束對金屬粉末進行選擇性熔化，可以制造出尺寸精度高、幾何形狀復雜、性能理想的零件。由于開發周期短、提前期短、材料和成本效率高，LPBF在從設計概念到大批量生產的材料開發方面具有獨特的優勢。此外，與傳統制造的零件相比，快速冷卻速率可導致晶粒細化和定制的微觀結構，改善機械性能。
LPBF處理的316L不銹鋼由于延展性好，強度高和突出耐蝕性廣泛應用于汽車航空航天和生物醫學等。然而，由于硬度低、耐磨性差，在惡劣的工作條件下仍存在巨大的挑戰，這阻礙了它的廣泛應用。例如，316L部件在承受重負載或高磨損工作條件時容易出現故障。
碳化硅顆粒具有低密度、高硬度和優異的耐磨性，被廣泛用作增強材料。碳化硅顆粒被證明是鋼中理想的增強顆粒可濕性用鐵并且比鋼更高的激光吸收無疑將有助于良好的成型性。然而，關于碳化硅增強316L金屬基復合材料的研究相對較少，缺乏對其微觀結構演變、晶粒取向、摩擦學和力學性能隨碳化硅含量變化的系統研究。
在此，華南理工大學譚超林團隊研究了SiC對LPBFed復合材料致密化行為、組織演變、晶體取向、力學性能和摩擦學性能的影響。所獲得的強度和耐磨性在文獻中處于最高水平。結果突出了通過AM進行原位加工MMC的能力，其優異的性能規避了對傳統材料的苛刻要求。
展開 基于正向設計和增材制造的高端研發與先進制造整體解決方案
1、技術架構
基于正向設計和增材制造的高端研發與先進制造整體解決方案的技術架構參照了錢學森在系統觀點指導下1980年代初提出的“三個層次一座橋梁”的現代科學學科體系一般框架，包括基礎學科層——系統工程、數學、物理學、材料學等，信息化使能環境——面向數字主線和數字孿生的數據協同、基于大數據和物聯網的云制造，技術學科層——TRIZ及技術創新和管理、拓撲優化、工程仿真、知識工程，工程技術層——基于系統工程面向增材制造的產品材料工藝一體化設計方法學、及其流程體系組合配置而成的正向設計咨詢體系、先進制造工藝融合優選咨詢體系、先進材料制備研備服務體系，工程實踐層——面向工業品的解決方案體系（如飛機、航空發動機、汽車、模具等）、面向產業鏈的解決方案體系（如創業者、消費者、高等教育和職業培訓等公共事業、文創、建筑等）、面向工業化和信息化的產品體系（工藝和材料設備、軟件工具和平臺等）,核心內容為：
圖1 基于正向設計和增材制造的高端研發與先進制造整體解決方案技術架構
2、流程體系
面向增材制造的設計的總體流程如圖2所示。這一流程涵蓋了產品的需求分析、架構設計、詳細設計等過程。在實際應用時，需要將這一指導性流程與雙V模型的系統工程過程框架進行結合。圖3給出了基于德國標準機械產品系統化設計VDI 2221的面向增材制造的設計流程，可以認為這是圖2按VDI 2221在研發階段上的具體化。
支撐上述面向增材制造設計頂層流程的是若干專業化子流程，如基于MBSE的系統建模、拓撲優化及仿真和創成設計一體化流程（圖4），面向增材制造的創成設計流程（圖5）等。
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