深入技术创新与实践，思考增材产业未来趋势 | TCT高端对话

2024年TCT亚洲展期间，作为展会同期开展的重要活动之一，TCT高端对话邀请了来自CONTEXT全球分析副总裁Chris Connery、3dprint.com特约专栏作家Simon Lee、ASTM International亚洲先进制造项目总监Alex Liu等分享其在增材制造领域多年的从业经验与前瞻性思考，就最新市场行情与发展机遇展开演讲，为行业内的企业家、投资者、高管和创新者提供更多深入探索未来发展路径的机会和学习资源。

近日，TCT主办方就TCT高端对话中的嘉宾分享进行了回顾。本期，我们将分享由清华大学的林峰教授、苏州倍丰智能科技有限公司副总裁谭冠兰博士、ASTM International的亚洲先进制造项目总监刘忠宏Alex Liu先生，以及3dprint.com特约专栏作家Simon Lee先生分享的技术创新与行业洞察。

▲2024年TCT高端对话现场

*以下内容由TCT主办方整理自现场速记稿

聚焦金属3D打印

创新突破与实践

粉末床熔融技术在金属3D打印里面占72%，但是现在这个技术仍然存在一些问题，例如热应力、表面粗糙度、粉末消耗量大等问题。面向粉末床增材制造技术，清华大学林峰教授分享了团队近期的一些研究工作与实践。

首先，怎么降低粉末床熔融的热应力？林教授团队最初采用的是电子束的方法，相比激光，电子束的转化率和吸收率都要高很多。通过电子束扫描预热粉末床，中间的预热过程可以把粉末床的温度提高到一千度以上，热应力小。因此，可以实现少支撑结构，甚至悬空结构的打印。除此之外，叠层打印可以大大发挥粉末缸的能力，降低成本的同时效率也大大提高了。基于此，团队开发的电子束熔融技术可以实现高温钛合金、高强铝合金、铌硅合金等难加工材料的打印。

▲部件堆叠打印

但是，电子束粉末床熔融也有它的不足的地方，表面质量相对会差一些。对此，林教授团队提出了电子束和激光复合的方法，也就是把电子束和激光放到一起进行成形。先通过电子束预热、填充，然后用激光扫边缘，最终的Ra值可以到11左右，大大提高了电子束表面的粗糙度。不过，这一Ra值对于一些内腔不能再加工的区域还是不够的，团队又提出了激光刻蚀的方式(SuperHybrid)。这一工艺是在激光选区熔化的基础上，把电子束连续激光和皮秒激光复合在一起，用电子束进行预热，用连续激光进行选区熔化，再用超快激光进行切割的方式。通过超短脉冲的激光切割，可以明显改善打印零件的表面质量。

另外，如何降低粉末的消耗？林教授在现场为大家分享了团队开发的一项新技术——液浮粉末床。这项技术用加热的锡液来替代粉末，由于锡液的表面是浮动的，会形成一个平坦的表面，加入粉末之后可以实现补偿式铺粉。打印过程中只要保持漂浮的粉末层厚度不变，因此可以大大减少粉末用量。而且锡液温度很高，对零件有加热保温的作用，能有效降低它的热应力。

苏州倍丰智能科技有限公司的副总裁谭冠兰博士也分享了吴鑫华院士团队在金属3D打印领域的突破性成就，并探讨了公司在产业化道路上的实践与探索。其中，谭博士特别提到了吴院士团队在飞机发动机制造领域的研究与探索，而适航认证是3D打印技术在航空航天领域应用的关键门槛。谭博士分享了与商飞合作的案例，其中39件3D打印的钛合金构件已成功装机于C919飞机，并通过CAAC适航认证，这标志着3D打印技术在航空航天领域的实际应用和认可。

谭博士提到，适航认证要求从原材料到装备、工艺的全面数据验证。以TC4合金为例，不同的热处理条件会导致性能的显著差异。通过精确的后处理工艺，3D打印构件的性能可以达到甚至超过传统锻件的水平。

行业分析与展望

来自ASTM International的亚洲先进制造项目总监刘忠宏（Alex Liu）先生与3dprint.com特约专栏作家Simon Lee先生，以其丰富的专业知识和经验，展示了增材制造领域的深度与广度。

刘忠宏先生首先揭示了增材制造行业的在过去一年的几项数据。其中，2023年增材行业的年复合增长率达到11%，200亿美元的市场规模虽仅占2023年全球制造业市场的0.13%，却预示着巨大的增长潜力。他预计，到2033年，这一数字将飙升至900亿美元，占制造业市场的0.58%。

金属增材制造的数量从2022年的3000激增至2023年的3800，24%的增长率彰显了这一领域的蓬勃发展。中国市场的3D打印服务提供商，以其100多家公司、1900个工业系统，创造了高达91亿美元的收益，年化增长率达到21%。

3dprint.com特约专栏作家Simon Lee谈到，相比创新，亚洲用户更多注重的是效率上的提升，而在生产方面也更注重成本、效率和质量稳定性。对于增材制造来说，需要找到很好的一个切入点，从而体现灵活生产的特点。增材制造的优势还包括设计自由度和数字化生产，同时也可以借助这种技术对现有生产流程做进一步优化。

Simon先生以消费类产品作为例子，为现场观众讲解增材制造在该行业的未来潜力。他提到了帕累托理论和长尾理论的对比，帕累托理论表明最顶尖的20%产品可以产生80%的利润，也是人们熟知的“二八法则”；而长尾理论则强调，大量单种商品的集体市场份额可以超过少数畅销品的份额，尤其是和数字市场相关的方面，其市场表现是个性化需求的增长。

增材制造可以满足不同行业对于定制化的需求。借助人工智能和大数据，可以为有定制化需求的人群提供更好的消费体验。Simon先生的举例涉及了制鞋、眼镜框架、护腕、保护头盔、耳机等，这些日常的消费产品都可以通过定制化的方法，为个人实现量身定制，从而更贴近使用者的习惯。未来，消费市场是增材制造的又一蓝海市场，通过数字技术收集的个人数据为最终实现大量定制化生产，铺平道路。

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