向下接地气，工于心、匠于行，首创抬升式桌面型3D金属打印机

我国各工业、科研和教学领域急需桌面型的大成形体积、可变粉体、高精度的3D金属打印设备。所谓3D金属打印桌面机，是指设计精巧，结构紧凑、可变成形粉体、精度好、成形效率高而具有足够大的扫描成形空间大的微小型设备。其设计和制造难度高，须有长期从事3D金属打印设备生产和使用经验的团队来完成。

然而目前，国内外的桌面型和小型金属成形机，或成形体积太小（50x50x50mm）、或机器体积太大、或成形粉体不可变，或精度有待提高。江苏永年激光成形技术有限公司在积近10年在选区激光熔化（SLM）开发经验的基础上，采用该公司的多项国家专利，完成桌面型金属成形机的开发（成形尺寸160x160x200mm ）。

新型桌面机由成形主机、过滤器、控制柜和冷水机组成，如图。

△YLM－160桌面金属3D打印系统

桌面型3D金属打印设备绝不是低端产品的代名词，采用了永年激光的国家发明专利“型－形技术”，即M／S——Model／Shape技术，完成从SLM到SLM－M／S的技术提升，经过大量的卓越的开发工作，顺利完成我国第一个超大成形粉体的金属桌面机的生产。

首台（套）抬升式桌面型3D金属打印机，摒弃传统的SLM设备的成形缸系统，有效地降低用户的使用成本，可广泛地应用教学、科研和工业等各个领域。

工业领域：注塑模和吹塑模小型插件等，工业用金属结构件，其成形空间应远远大于50mm立方，应达到160x160x200mm 的水平；

医疗器械：体内外假肢和关节、齿科义齿等；

科研领域：材料研究需小型可变粉体的3D金属打印设备，以节省宝贵的测试金属粉末；由于实验室面积的限制，研究领域更倾向小型机或桌面机；

教学领域：高等学校的实训、技师和技工培训和竞技大赛等对桌面机的需求是很迫切的。

△YLM－160桌面金属系统打印的铝合金光栅

坚持自主创新，锻造企业核心竞争力

SLM： Selective laser melting（选择性激光熔化）是3D金属打印的一种主要技术途径。这项技术的工作原理是选用激光作为能量源，按照三维CAD 切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描（20μm～80μm厚的金属粉末微层），扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，然后逐层累积成型出三维实体，最终获得模型所设计的金属零件。SLM技术克服了传统技术制造具有复杂形状的金属零件带来的困扰，它能直接成形出近乎全致密且力学性能良好的金属零件。

因此，成形缸系统可实现微粉顶层制造及数万微粉层的精密叠加，保证SLM工艺的实现的关键技术之一。目前，国内外主流设备商普遍采用成形缸系统在SLS和SLM工艺中应用了30多年，对中小型的成型件简易可行，数十年中，因成形件不大，矛盾不大，但随作大型和超大型SLM的出现，其弊端日益显现，比如：缸筒的约束刚性过大，造成“大缸干小活”，且不易取件；又如：活塞与缸筒是导向付的关系，容易引发“卡缸”等问题。最突出的问题是传统SLM技术的粉材浪费及其其严重，现有成形缸－活塞SLM技术，只有不到 20％被熔化转变成零件；未熔化的粉末虽然可以被回收处理后再使用，但因氧化和流动性下降等原因，复用 5－10 次后，粉末不能再用，必须更换新粉末；粉末价格高，是同等重量棒材价格的 10－20 倍。从典型的3D打印产品的成本分析，原材料占20－30％，设备折旧占40－50％，由此可见，设备和粉末的国产化、节约粉末和减低使用成本是3D打印应用的瓶颈之一。

用户的痛点，就是改进和创新的目标。永年激光在近10年SLM设备开发经验的基础上，不走仿制老路，锐意进取、勇于创新，锚定高质量发展，形成了一批最新技术成果，并新增多项国家发明专利，通过更换“型板”、“形台”和“伸缩筒”，即可更换粉体，实现“大件大粉体”，“小件小粉体”，提高了成形效率，节省宝贵的粉末。同时，无成形缸的限制，可以从形板上直接取出成形件，大大简化了设备的结构，取件十分方便，特别适合超大型3D金属打印重型设备。

此外，永年公司具有自主知识产权的成形控制软件和数据处理分层软件，特别适合具有保密资质的军工企业。其特点如下：

1、根据模型几何形状自动排版，排除零件干涉。

2、可自动生成模型支撑，支撑参数可由用户自定义，支撑参数兼顾可靠性和后续易去除性。用户还可根据自身需求任意添加或删减支撑。

3、根据保护气体的流向排列扫描次序，零件扫描顺序可以与保护气流的方向进行匹配。

4、Z方向可分段设置层厚和激光工艺参数，且同一成形任务中，可在成形方向分段设置不同层厚和工艺参数，助于工艺开发以及复合材料成形工艺的研究，提供了3D打印更广阔的工艺成形空间，扩大其应用领域。

5、模型标记编号，层片数据的模型编号标记，以实现成形时中止个别模型继续打印。

6、隔层扫描，可选隔层扫描支撑数据，提升效率。

7、扫描策略可根据实际需要进行选择和设置，可采用分区填充策略（条形，块状），邻层填充线夹角变换。

8、扫描路径动画模拟，方便查看具体路径规划效果。

补足短板、解决痛点，让用户敢用国产设备、会用国产设备、用好国产设备。

永年，既是品牌，更是信任和责任

面对不断变化的国内外环境，在国家部署实施制造强国的背景下，永年激光锐意持续创新，筑牢核心竞争力，以创新之钥，破解发展难题。公司实施“创新驱动的发展战略”，分别与中国工程院吴澄院士、中国科学院葛昌纯院士合作共建企业院士工作站和3D金属打印科研创新平台，曾先后与中科院电子学所、中科院宁波材料研究所、清华大学、石家庄铁道大学、昆明理工大学等科研院所建立了10个协同创新实验室。公司拥有国家发明专利授权17项、实用新型专利授权10项，获得软件著作权4项，注册商标14项，参与起草地方标准2项，企业标准3项，管理体系认证5项，CE产品认证2项。2014年获得第三届中国创新创业大赛先进制造行业第二名，2015年获得江苏省高新技术企业称号，2016年获得江苏省重大技术装备首台套和“专、精、特”产品认证，2017年获得江苏机械科学技术进步二等奖，2018年获得江苏省最具成长性高科技企业100强和中国3D打印行业最具投资价值20强，2020年获得中国宿迁科技大赛一等奖和江苏省中小企业创业创新大赛三等奖。

永年激光运用市场化机制打通科技成果转化最后一公里，完成从桌面型到小中大型、再到超大型的金属成形系列化设备的研发和产业化，跑出企业发展的加速度，实现销售收入比2019年增长50％，获得良好的经济效益和社会效益。

俗话说：没有金刚钻，不揽瓷器活；栽下梧桐树，引得凤凰来。中国一重、中航重机、航天科工等央企领导纷纷前来永年公司调研、考察和交流。已是耄耋之年的颜教授坚定地对大家说，需要定制化设备找永年，需要产学研协同攻关找永年。永年，既是品牌，更是信任和责任。

未来，永年激光将着力打造基于5G网络的生产流程可察、风险可测、质量可控的智能化增材制造新模式，在科技报国和构建“双循环”的新征程上再创辉煌。