用一根普通的金属丝作“墨水”，就能打印出航空、航天、电力、核电、船舶、军工等行业所需的零部件结构。近期，上海产业技术科研院研制出国内首台拥有实用价值的“同轴送丝激光金属3D打印机”，将为各样关键零部件的制造与再制造供给效率更高、成本更低的处理方法。“上海工业门类齐全，再制造资源丰富，期盼咱们研制的装备有用武之地。”上海产研院3D打印开发平台专家周伟民科研员说。
再制造是一个快速发展的绿色产业，能让旧的零部件焕然一新，从而节省海量原材料和能源，并减少排放。日前，美国的再制造产值已达500亿美元/年，而我国仅为5亿美元/年上下。怎样在产业技术上实现“弯道超车”？激光熔覆3D打印是一种特别有潜能的新兴技术，拥有节材、节能、成形不受零件繁杂程度限制等优良，近年来受到工业界的广泛关注。
研究人员展示同轴送丝激光金属3D打印机制造的零部件。
据周伟民介绍，传统的送粉式激光金属3D打印技术以金属粉末为原材料，利用高压气体喷射到沉积位置，再利用激光照射熔化，最后凝固成形。这种技术在航空、航天、核电等行业得到了一定应用，但存在粉末利用率低、有粉尘污染等问题。
为此，上海产研院围绕激光熔覆3D打印技术展开攻关。经过近两年自主开发，一台同轴送丝激光金属3D打印机近期面世。它经过一个激光熔覆头，将一束高功率实心激光转换为同轴环形激光，并聚焦在工件上；金属丝从环形激光的正中心同轴送入熔池，进行熔化沉积。这台装备的最大激光功率达3000瓦，丝材直径为1.0—1.6毫米，运用316L不锈钢时的打印速度是5—30克/分钟。它已成功打印出一个直径60毫米、高250毫米的圆环样件，由600多层堆积而成，表面粗糙度仅为15微米。经测试评定，这台同轴送丝激光金属3D打印机达到了国际先进水平。
研究人员在操作同轴送丝激光金属3D打印机。
上海产研院博士后王涵暗示，运用金属丝代替金属粉末拥有非常多优点。金属丝更便宜，利用率更高，亦更易保留，况且不会对周边区域产生污染。以钛合金为例，金属丝的价格是300元/千克，仅为金属粉末每千克价格的非常之一；用金属丝打印材料的利用率能够达到100%，而用金属粉末广泛不超过30%。这两个成本，就相差30倍上下。况且钛合金是战略级贵金属材料，其利用率的大幅提高对国防建设拥有重要道理。
研究人员在操作同轴送丝激光金属3D打印机。
按照计划，上海产研院3D打印开发平台将在今年年内，具备关键零部件的修复再制造能力；将来两年内，实现同轴送丝激光3D打印技术在修复再制造行业的产业化应用，为国内工业制造和再制造产业发展供给利器。
栏目主编：黄海华 文字编辑：俞陶然 照片编辑：项建英
照片摄影：赖鑫琳