问题——在模具制造领域,产品更新节奏加快、定制化需求增长,对模具交付周期、寿命与表面品质提出更高要求。
模具被称为“工业之母”,其制造水平直接影响汽车、电子等产业的产品质量和生产效率。
金属3D打印凭借结构设计自由度高、复杂内腔与拓扑结构可一次成型等优势,正成为模具制造的关键技术方向之一。
但在大幅面模具打印中,既要保证成型尺寸与效率,又要满足高抛光所需的致密度和表面一致性,“大幅面与高质量难兼顾”长期制约产业化应用。
原因——业内普遍面临的难点之一在于风场与粉尘控制。
大幅面成型过程中,烟尘、金属飞溅物及微小颗粒若在局部区域滞留或沉积,容易引发微孔、夹杂、微裂纹等缺陷,进而影响抛光后表面质量与模具寿命;而传统风场系统在大尺寸平台上易出现气流分布不均、局部涡流、阻力偏大等问题,导致清除效率与稳定性不足。
同时,单纯提高风速并不能从根本上解决气流惯性与扰动带来的不稳定,还可能带来能耗上升与成形环境波动,影响一致性控制。
影响——上述问题不仅体现在单件质量上,也直接关系到规模化制造的良品率、成本结构与交付能力。
对大型高抛光钢材模具而言,任何细微缺陷都可能放大为后续加工难度增加、抛光周期拉长、使用寿命下降等连锁反应,最终抬升综合制造成本,削弱增材制造相对传统工艺的效率优势。
对装备端而言,无法在更大尺寸平台上稳定复现质量,意味着设备性能上限受限,行业应用场景难以从试制走向批量。
对策——据企业披露,上海毅速激光科技有限公司近日获得的发明专利,围绕“增材制造大幅面成型平台用气流均匀分布的风场系统”提出系统性解决方案。
该技术通过多级分流与高速导流的组合设计,并引入曲面流体动力学思路优化气流路径,使气流在大幅面平台上实现更均匀覆盖,减少局部滞留与残留杂质,提高成型环境的洁净与稳定。
与此同时,通过降低空气流动阻力、抑制涡流产生,有助于在保障清除效果的同时提升能效与运行稳定性。
配合阶段性风速控制策略,进一步缓解气流惯性对成形过程的干扰,为高质量成型提供更可控的工艺环境。
前景——企业表示,上述专利成果已在其金属3D打印设备E3-420的升级中得到应用,实现大幅面模具打印的稳定化,并支持80微米大层厚模式,在兼顾高抛光品质与使用寿命的前提下提高成型效率。
业内人士认为,围绕风场、粉尘与飞溅物管理的关键技术突破,是推动大尺寸金属增材制造从“能打印”走向“可量产、可复制”的重要环节。
随着相关装备进入量产应用阶段,金属3D打印在大型模具领域的应用有望进一步扩展,带动下游企业在提质、降本、缩短交付周期等方面形成新路径。
与此同时,面向更广阔的工业场景,类似以基础机理与工程化能力为支撑的专利成果转化,将成为我国增材制造产业链补短板、强优势的重要抓手。
当前,全球制造业正处于新一轮技术变革的关键时期。
金属3D打印技术的突破与应用,代表了增材制造从实验室走向产业化的重要进展。
毅速激光此次获得的风场系统发明专利,不仅解决了具体的技术难题,更体现了中国科技企业在精密制造领域自主创新能力的提升。
随着更多类似的技术突破在实践中的应用转化,我国增材制造产业必将进入新的发展阶段,为推动制造业高质量发展贡献新的力量。