整合资源 力促增材制造产业发展——专访广东省增材协会会长、华南理工大学教授杨永强

文/潘慧

[导语]

广东省增材制造协会（以下简称“协会”）由华南理工大学联合广东省内各代表性3D 打印企业于2016年8月18日正式成立。协会致力于加快华南地区3D 打印技术产业化与市场化进程，积极开展关键共性技术联合攻关，建立3D 打印培育与应用示范基地，举办3D 打印知识及技能培训，完善3D 打印技术研发人才培养等工作。近日，本刊记者专访广东省增材协会会长、华南理工大学教授杨永强，请他全面介绍了近年来广东省增材协会在推进广东省增材制造产业发展方面开展的工作和取得的成效，及其团队在新一代SLM（选择性激光熔化）技术领域取得的研究进展，并提出进一步推进广东省激光与增材制造产业发展的相关建议。

有效整合 支撑产业链发展

《广东科技》：请您介绍广东省增材制造协会基本情况。

杨永强：广东省增材制造协会由华南理工大学联合广东省内各代表性3D 打印企业于2015年10月组织发起筹备，接受广东省工信厅和省社会组织管理局的管理和指导，2016年8月18日经广东省民政厅批准正式成立。经过多年发展，目前协会共有会员单位158家，涵盖了省内大部分的增材制造领域相关的企业和科研机构，如华南理工大学、华南师范大学、广东省科学院新材料研究所、东莞材料基因高等理工研究院、五邑大学、东莞理工学院等高校和科研院所，以及大族激光智能装备集团有限公司（以下简称“大族激光”）、深圳光韵达光电科技股份有限公司、广东银禧科技股份有限公司、广州迈普再生医学科技股份有限公司、深圳市创想三维科技有限公司等增材制造企业，对增材制造的产业发展具备一定影响力。

协会一直以来紧密团结会员单位，积极搭建政府及其他公共服务型平台，发展会员，吸引集聚以3D 打印技术为重点的人才队伍，有效整合资源，进一步扩大社会影响力。协会主要工作范围：通过微信公众号等宣传平台，提高会员单位知名度；组织参与制定行业标准；宣传国家、省、市（区）等产业政策，解读产业发展趋势，帮助企业申请相关项目奖励或扶持；搭建企业与政府、投资机构、媒体和用户之间的沟通桥梁；积极开展国际交流与合作，组织国内增材制造企事业单位参与国际有关组织的活动，在国际增材制造行业发挥积极作用；承担政府相关部门或会员单位委托的其他事项。

《广东科技》：近年来，协会在推进广东省增材制造产业发展方面取得了哪些成效？

广东省增材制造协会秘书长 陈孝超

广东省增材制造协会会员参与2021年工作总结会议后合影

杨永强：近年来，协会有效整合会员单位资源，积极促进会员单位间的产业合作，为广东省增材制造产业发展提供了合作与联系的公共服务平台。

此外，协会协助主管单位搭建增材制造产业发展的政府及其他公共服务型平台，发展会员，吸引集聚以3D 打印技术为重点的人才队伍，为广东省增材制造产业发展提供建议和引导。主要成效有以下几方面：参与编制广东省激光与增材制造产业图谱和广东省激光与增材制造产业集群季报；参与编制《2020年广东省激光与增材制造产业发展报告》；参与中国工程科技发展战略广东研究院咨询研究项目；参与广州市白云区激光等离子体产业链调研和招商；协助领域内团体标准的制订及发布工作（24项）；编制专业书籍《金属3D 打印技术》；举办广东省增材制造产业技术路线图发布会暨3D 打印高峰论坛；举办2018广东3D 打印产业应用高峰论坛暨广东增材制造技术与设备展；举办“增材制造 智创未来”2019广东3D 打印产业应用高峰论坛；开展珠三角地区相关产业调研；举办2019年3D 打印专业建设及师资培训班。

《广东科技》：未来，协会在推进广东省增材制造产业发展方面有哪些计划？

杨永强：增材制造(3D 打印)己进入一个调整、改进、整合、提高的过程，协会将一如既往遵从“服务企业”为中心，积极做好资源整合与企业走访调研工作，在面对全球受新冠肺炎疫情影响的情况下，践行新的观念，更好发挥协会职能与作用力；加强与政府相关部门的对接，争取政府支持与政策的扶持；进一步加强团体标准的制订、应用与推广的工作。

创新研究 新一代SLM 技术取得新进展

《广东科技》：请介绍近年来您的团队在新一代SLM技术领域取得了哪些研究进展？

杨永强：近年来，我们团队在新一代SLM 技术领域主要聚焦在以下几个方向：

SLM 多材料成形技术。基于粉料缸落粉式铺粉技术，开发了可一次性成形1～4种材料的SLM设备Di-Metal 300，通过梯度多材料界面结合工艺参数的调控，可实现连续梯度多材料成形。既可以实现多层单材料的梯度材料成形，也可以实现少层数连续“三明治”夹层材料的成形。梯度多材料成形技术的出现，为不同材料在梯度空间结构上的运用提供了更大设计空间以及新的加工方法。此外，连续“三明治”夹层材料可实现多种不同材料性能的结合，若材料选择合理，可实现零件性能的综合与均衡，为零件的材料设计提供全新的思路。

多激光多振镜同幅面成形技术。大尺寸、高效率的SLM 成形技术是目前SLM 技术进入工业化生产的重要发展方向，尺寸的扩大可以进一步扩展SLM 技术在军工、航空航天领域的实际运用，而SLM 生产效率的提升则可提高SLM 工业生产的实用性。基于大尺寸、高效率SLM 成形的实际需求，我们团队提出了多激光多振镜同幅面成形技术，利用多个激光在同一成形幅面的叠加组合，通过多激光控制与振镜调校，实现多激光在成形幅面任意点的同质量成形，并最终完成多个激光在同一幅面零件的同时扫描成形。多激光同时扫描成形可大幅提高SLM 成形的效率，而动态聚焦振镜扫描技术则实现了尺寸的扩大。目前我们团队和广州雷佳增材科技有限公司合作开发了双激光双振镜同幅面成形装备Di-Metal 450和4激光4振镜的大尺寸幅面高效同幅面成形装备Di-Metal 650，并实现以上设备的商业化；同时，团队也正基于此技术与大族激光开发激光8振镜的大尺寸SLM 设备。

此外，我们团队在SLM 原位材料合成、多能场复合SLM 成形、SLM 在线监测、SLM 多激光大尺寸风场设计等多个方向均开展了相关工作。

《广东科技》：请您介绍目前金属增材制造前沿技术的发展情况。金属增材制造前沿技术存在的“卡脖子”技术问题，以及未来的发展趋势是什么？

杨永强：目前，金属增材制造发展的主要方向有以下五个：大尺寸、高效率、高精度、多材料和高性能。大尺寸是指利用动态聚焦或者是多激光的拼接方式增大SLM 成形的尺寸；高效率是指通过SLM 工艺参数的调控，通过提高层厚、扫描速度和激光功率来提高成形效率，及采用多激光协同成形技术实现多个激光的扫描成形，提高SLM 的成形效率；高精度主要指的是采用增减材复合工艺，利用增材制造达到复杂形状成形的同时引入减材工艺，达到机加工可以达到的精度；多材料是指利用SLM 技术实现多种材料的复合成形，利用SLM层层堆叠成形方式为复杂零件的多材料结构设计提供全新的制造方法；而高性能是指在SLM 成形过程中引入某些额外调控的能量场，例如温度场、磁场、超声波以及电场等，让其作用于金属的熔凝过程，实现对材料微观组织的调控，进而提高材料的使用性能。

大尺寸、高效率SLM 成形是目前SLM 工业化运用最热门的话题之一，其实际发展过程中存在一些共性问题，例如多激光协同控制问题、多光束质量不统一问题、多个振镜光学调校问题、多激光大幅面的风场气流问题等。

此外，SLM 直接成形悬垂结构需要进行支撑添加是行业内的共识，但是最近国外企业开发了无支撑悬垂结构的直接成形技术，这对于国内技术团队来说是一个新而具有挑战性的“卡脖子”问题。若能将其攻克，对于提高悬垂结构成形效率、减少支撑添加、节约粉末材料、减少后处理工序等都有重要意义。这是一项对SLM 成形具有启发性的技术难题。

制定联盟（团体）标准 实现自主创新价值最大化

《广东科技》：您对进一步推动广东省激光与增材制造产业发展有何建议？

杨永强：政府可以根据激光与增材制造产业发展需要，鼓励成立标准联盟（团体）组织，研究制定规范标准联盟（团体）运作机制，加强对标准联盟（团体）的培育和扶持，使标准联盟（团体）成为促进服务产业发展、保障质量底线、抢占标准高地、共享技术创新的平台。按照“标准引领—技术改造—做强产业”模式，制定一批满足市场和创新需要的联盟（团体）标准，引导粤港澳大湾区联盟（团体）标准逐步上升为地方标准、行业标准、国家标准乃至国际标准。引导企业将自主核心专利融人联盟（团体）标准，形成“技术专利化—专利标准化—标准国际化”模式，实现自主创新价值最大化。

同时，相关机构充分利用督查专报、政务信息报送等形式，及时报送激光与增材制造产业集群的实施进展情况，做好舆论宣传工作。加强与新闻媒体和社会公众的互动，宣传报道激光与增材制造产业的发展状况及成效，形成关心、了解、支持激光与增材制造产业发展的良好环境和舆论氛围。