近日，走進高新區企業蘇州倍豐雷射科技有限公司，探秘這家落戶不到3年便先後獲評「江蘇省蘇南自主創新示範區潛在獨角獸企業認定」、2019年蘇州市「獨角獸」培育企業等榮譽的企業，看「獨角獸」如何在金屬3D列印領域「乘風破浪」。
打破技術封鎖
從設計製造世界第一臺全尺寸3D列印渦噴發動機獲得法國賽峰創新一等獎，到目前已進行小批量生產並成功運用於飛機。倍豐雷射通過整體集成化設計和仿真設計模擬，不僅把發動機原有的200多件零部件縮減到如今的十幾件，而且實現減重達15%左右。
3D列印發動機，軟體便是個首當其衝的挑戰。「目前，國內的3D列印公司，一般都採用國外進口軟體，因此在掌握3D列印參數的關鍵技術層面上存在一定局限。」據倍豐雷射運營經理孫明豐介紹，公司團隊憑藉多年技術積累，自主研發了一套設備控制軟體，並完全打破了國外的技術封鎖。
企業在整套軟體、產品參數設置上有獨立自主性。這意味著在列印新材料或想對一些參數進行更改時，企業擁有完全的獨立自主權，而且與國外進口軟體相比處於同等水平。
也正因此，企業可以根據發動機不同位置的工況和性能要求設計產品機構和材料，並對所用鎳基合金、鈦合金等材料的工藝參數進行自主優化，保證3D列印構件的所有力學性能達到航空標準。
攻克技術難題
除了飛機發動機外，倍豐雷射還成功實現了國內首件重型燃氣輪機一體化成形空心葉片的3D列印。該葉片屬於高溫合金材料，葉片外部由複雜曲面構成，內部由複雜內流道構成，葉片為雙層空心薄壁結構，且周身有900多個不同尺寸孔洞。
傳統製造工藝通常採用鑄造、焊接、打孔等複雜工序組合加工完成，開發葉片周期通常在12個月，且失敗風險較高。而倍豐雷射通過自主研發的軟體實現多次迭代仿真，完成超低殘餘應力3D列印模型設計，同時，攻克了複雜曲面、內流道、超多氣孔的技術難點。
孫明豐自豪地介紹道，最終，企業僅用3個月時間便完成了12件葉片試製，將生存研製周期縮短90%以上，同時列印合格率100%，順利完成該項目。
拓展主要研發業務
自主研發與技術集成的加持，讓倍豐雷射突破了行業技術瓶頸。從2017年9月落戶高新區以來，倍豐雷射便充分發揮自身3D列印技術科研積累、產業背景和團隊及技術優勢，開展金屬3D列印產業鏈相關軟硬體和製造工藝的研發。目前，企業主要研發業務已拓展至航空航天和醫療領域，並開始提供金屬3D列印行業全產業鏈解決方案服務。
比如在醫療領域，企業前不久成功列印出醫療CT掃描儀中對成像清晰度有直接影響的重要部件——鎢合金防散射柵格件，經檢測，列印件各項數據均達到工業應用標準，後續該部件將投入到CT掃描儀中實現批量應用。
孫明豐表示，傳統的防散射柵格結構為二維薄片組成，加工難度極高，很難保證防散射要求。在高速旋轉的機架上，防散射柵格很容易發生結構變形，而影響圖像質量。同時，防散射柵格結通常以鎢合金為材料，而它極高的硬度和熔點使得在3D列印中極容易開裂。
倍豐雷射經過大量的材料研究及工藝路線設計成功突破了目前鎢合金3D列印的技術難點。倍豐雷射技術團隊特意為列印這種極限壁厚零件在自主研發的軟體中開發了獨特的新功能，該功能可以根據零件的壁厚分配不同的雷射路徑，打破了傳統的雷射路徑分配方案，克服了在列印薄壁處能量高、易變性的技術難點。這也為列印0.1mm壁厚甚至更薄工件提供可能，刷新了金屬3D列印極限壁厚領域的記錄。
同時，技術團隊針對鎢合金較難列印的問題進行材料改性。孫明豐說：「最終，我們在實驗了近220組工藝參數後成功列印出鎢合金防散射柵格，其壁厚達到0.1mm，成形精度控制在0.02mm，緻密度高達99%。通過鎢合金材料列印出來的防散射柵格，整體剛度強度遠高於傳統柵格標準，保證了實際應用過程中在大離心力下的結構穩定性。」
孫明豐表示，目前，倍豐雷射已申請發明專利等100餘項，在國內具備像這樣市裡的企業，目前總共不超過三家，而倍豐雷射應該可以說是第一家，未來倍豐雷射會繼續深耕金屬3D列印領域，並計劃在三到五年內在科創板上市。