3D列印一直被冠以「高科技」頭銜，似乎離我們的日常生活很遙遠。然而，3D列印的筆筒、檯燈、桌子、椅子，甚至是房屋，都已應用到人們日常生活中，那麼3D列印最關鍵的材料——「墨盒」是如何造出來的？如何來保障列印的質量？6月22日，記者來到位於經開區涼水河二街5號院的中航邁特增材製造和新材料技術創新中心（以下簡稱「創新中心」）探訪，向讀者展示3D列印的魅力，了解中航邁特在3D列印材料領域的進展和未來發展方向。
加速金屬粉末材料國產化
航天領域的發動機燃油噴嘴、低壓渦輪葉片、輕量化部件等，數字醫療方面的膝關節、脊柱籠、義齒等，以及各類裝在小瓶子裡的粉末被擺放在創新中心的展廳裡。「這裡展示的都是3D列印的成品和原材料。」中航邁特總經理高正江介紹說。
3D列印相比於傳統製造方式，更適合製造複雜結構件及個性化定製，同時節省大量成本。那麼什麼是3D列印？過程又是怎樣的呢？
「3D列印採用了分層加工、疊加成型來完成實體列印。」高正江說，3D列印是一種快速成型技術，它以數字模型文件為基礎，以金屬粉末為原材料，利用高能量束按照一定路徑逐層熔化粉末材料，通過逐層列印的方式來構造實體。
「在金屬3D列印方面，材料已成為影響行業發展的主要因素之一。」高正江介紹說，金屬粉末材料幾年前基本是依賴進口，雖然近年來我國金屬粉末技術產業發展取得了一些成績，但是跟歐美老牌企業相比，在產品質量和種類方面還有不小的差距。
為了實現粉末材料的全面國產化，中航邁特大力進行成套國產制粉裝備的研製和攻關，從根本上打破歐美進口制粉裝備動輒上千萬元的高價壟斷局面。同時，專注於先進球形金屬粉末材料的製備工藝和3D列印應用技術研究。
為了更好地實現3D列印「墨盒」的產業化，創新中心攻克超音速霧化噴嘴設計技術，實現對現有制粉裝備的改造升級；引進高強鋁合金粉末製備技術，建立高強鋁合金粉末材料生產線。完成「大容量真空熔鍊氣霧化制粉裝置及增材製造金屬粉末材料成果轉化項目」，新增600萬以上年產值。
據了解，中航邁特已申請專利16項，其中發明專利11項、實用新型專利5項。作為國家增材製造標準化技術委員會委員單位，公司先後參與制定涉及鈦合金、高溫合金等粉末材料的國家標準、航空行業標準、醫療行業標準等近10項。
推進選材用材閉環式發展
對於一般用戶來說，列印不同的產品，如何選擇合適的粉末材料呢？
在2019年11月創新中心掛牌時，中航邁特正式向外界公開了全流程的3D材料設計選型服務，幫助用戶小批開發驗證，在標準化產品供貨交付時增加列印測試驗證環節，提供同批次粉末列印試棒及性能數據，為用戶節省選材試驗時間和成本。材料好不好，試試就知道。
在創新中心，記者看到了3D印表機的真面目。與我們平常看到的印表機不一樣，這裡的3D印表機個頭大，可以用龐然大物來形容。創新中心除配置有多臺印表機外，還安裝有VIGA-真空感應氣霧化制粉設備和高速雷射熔覆設備。
高正江說，創新中心可以根據用戶實際需求，開展3D列印材料選型小試、金屬粉末性能檢測評價及列印工藝開發工作，其新增的真空熱處理爐、高溫力學性能試驗機等試驗檢測設備，加速了產品測試驗證步伐，確保粉末產品性能滿足客戶要求，縮短用戶選材試驗時間。
這些年，隨著3D列印技術在航空航天、數字醫療、汽車、軍工、模具等行業得到廣泛應用，3D列印的關鍵材料——球形粉末需求爆發。然而金屬3D列印工藝對粉末材料的化學成分、微量元素、氣體含量、粒度分布、球形度、空心率、流動性、松裝密度等性能要求比較高，用戶選材耗時耗力。
從金屬粉末到大國之材。高正江說，到2025年，創新中心將圍繞國家增材製造和新材料產業培育及傳統產業轉型升級的重大需求，全面突破增材製造材料、裝備、軟體、應用、檢測等關鍵技術，構建增材製造技術創新體系；加速創新成果轉移轉化，孵化1-2家增材製造和新材料高新技術企業，吸收和培養一批國際化領軍人才，成為面向全球開放協同、具國際影響力的增材製造技術創新平臺。
融媒體中心記者 方針