广州雷佳：金属3D打印的领航者

文/潘慧

自主研发 加快金属3D打印产业化的步伐

《广东科技》：请介绍广州雷佳增材科技有限公司（以下简称广州雷佳）的基本情况。

广州雷佳：广州雷佳位于广州荔湾区国家级科技企业孵化基地——广州市3D打印产业园，专业从事金属3D打印设备研发、制造、销售以及提供3D打印服务。公司团队是国内最早从事金属3D打印研发的团队之一，传承华南理工大学十余年金属3D打印设备、材料工艺研发经验。公司团队核心成员于2002年开始开展金属3D打印技术研究工作，自主开发了SLM 成型设备DiMetal-280、DiMetal-100、DiMetal-50 等，同时相应开发了SLM 设备系统总控软件、路径规划软件和计算机辅助工艺优化软件，并于2004年4月制造出国内首台金属3D打印设备，目前已经形成了“高精度、多材料、大尺寸、高效率”系列化金属3D打印设备。

在知识产权布局方面：自2002年开始，公司对SLM金属3D打印设备核心专利进行布局，至今共申请了240余件专利，获授权国内外发明专利35件（包括美国、德国授权专利），授权实用新型、软件著作权、外观专利85件。

在产业化应用方面：公司2007年开始金属3D打印在口腔方面应用研究，2011年拿到国内首个3D打印医疗器械产品认证——个性化舌侧正畸托槽（二类），目前该产品已经在美国、瑞典、俄罗斯等国家获得认证并销售。

《广东科技》：广州雷佳拥有华南理工大学的技术研究背景和积累，请介绍贵公司自主研发技术和产品的情况。

广州雷佳：从2017年成立至今，广州雷佳已经逐步建设为集金属3D打印设备研发、制造、销售以及提供3D打印服务为一体的全球产业链格局，产品多用于航空航天、工业模具、医疗器械、珠宝艺术、汽车、军工等行业。公司团队在LASERADD系列工业级3D打印机研究制造方面拥有多年积累，已自主开发了激光选区熔化成型系列设备、系统总控软件、路径规划软件和计算机辅助工艺优化软件，陆续产业化了多种型号激光成形设备，自主知识产权处于国内领先水平。

广州雷佳秉承“求精，务实，创新，共赢”的理念，致力于提供包括材料、设备、软件以及加工服务的服务体系平台，所有设备在金属零件打印过程中可以实时调节工艺参数和删减工件，强大的自主知识产权控制及路径规划软件功能包括分区扫描策略、路径规划等，同时用户可以选择高质量材料进行生产加工零件，操作灵活、方便。

经过十余年技术积累，广州雷佳团队成功研发多种LASERADD系列工业级金属3D打印设备，仅设备相关成果发明专利就有20余件。Dimetal-500设备采用国际领先的双激光双振镜成型系统，可快速灵活更换多成型腔，适应材料范围广；DiMetal-300设备支持单一材料成型、2～4种材料梯度成型、1～4种材料不同位置成型；DiMet al-100采用新风防护系统、净化循环系统、双重滤芯保护，设备可靠稳定，真空辅助氧含量更低，CAD数据直接上机；DiMetal-50采用高精密过滤系统，300g粉末开机低成本，粉末利用率高，成型精度高，占用空间小，方便移动。广州雷佳的成功，无疑将金属3D打印技术带到了一个全新的高度，加快金属3D打印产业化的步伐。

同时，广州雷佳还自主研发了等离子/激光增减材直接制造/修复LASERADD-PR-500、便携式激光清洗机LASERADD-LC-20、高熔点激光选区烧结SLS-400设备，其中等离子/激光增减材直接制造/修复LASERADD-PR-500设备集成了等离子增材和铣削减材模块，可用于金属零件的直接制造和修复，设备提供大型结构金属增减材复合制造与现场修复解决技术方案，成形尺寸大、成形成本低、效率高。除此之外，广州雷佳还为航空航天、模具、汽车、齿科、骨科、珠宝艺术等行业提供复杂精密的金属3D打印成形零件加工服务，材料涵盖钛合金、不锈钢、模具钢、铝合金、钴铬合金、贵金属等，零件成形精度高，内部致密，表面粗糙度低，零件经过修复抛光后便可使用。

开发新产品 实现多材料3D打印

《广东科技》：“多材质”是最近3D打印行业比较流行的词语，请介绍国内外多材料3D打印的发展现状。贵公司在多材料3D打印方面取得哪些成果？其技术优势是什么？

广州雷佳：多材料零件由于兼顾控形、控材和控性等优越特性，目前已广泛应用于工业模具、生物医疗、航空航天、汽车等领域。然而，多材料作为3D打印技术中最有前途的一个新方向之一，如何定义零件在不同的部位使用什么材料，不同零件之间该如何连接，材料定义如何与需求实现的功能结合起来，这是多材料打印的难题，也是国内外3D打印领域的研究热点。

目前国外多种材料增材制造装备厂商主要有NASA、Object和SLM-Solution公司等。2014年9月11日，Stratasys的子公司Object在上海推出了Objet500 Connex1和 Objet500 Connex2多材料3D 打印机。2017年6月，NASA建立多材质空间制造实验室，用于空间站的飞行验证，旨在推动优化多材料制造能力领域的发展。随着市场对多材料3D打印需求的逐渐扩大，国内越来越多的企业逐渐关注多材料3D打印的应用发展。部分在多材料领域领先的3D打印高新技术企业，都有自主研发的多材料激光选区烧结金属增材制造设备。

2018年，广州雷佳成功研发LASERADD系列工业级金属3D打印机DiMetal-300，设备采用激光选区熔化技术，可以实现异种材料在Z轴方向梯度成型，可以实现单层中多种材料梯度预置，并且在同一层上可以实现不同区域内的异种材料的成型。

多材料激光选区熔化技术是通过高能量激光束将二维截面金属合金粉末熔化，由下而上逐层打印实体零件的一种增材制造方法。该技术利用三维软件设计的三维模型，导入切片软件并添加支撑和分层处理，得到三维模型截面轮廓数据，再利用路径规划软件对轮廓数据进行扫描路径处理，将路径规划后的数据导入多材料激光选区熔化设备中，工控机按照每层轮廓的扫描路径，控制激光束选区逐层熔化金属粉末材料，每层粉末可以通过漏斗控制不同的粉末，最终逐层堆叠成致密的三维金属零件实体。

其技术优势在于：成型精度高，在现有的金属3D 打印技术中成型精度最高，尺寸精度达20～50μm；力学性能良好，由于该技术在制造零件时，激光束将金属粉末完全熔化，液态金属再凝结而成，所以致密度接近100%；材料广泛，SLM 技术可对金属粉末、合金粉末等粉末进行打印。

在多材料研究领域，广州雷佳团队将高精度的激光选区熔化技术与多种金属材料成形相结合，开发出具有自主知识产权的DiMetal-300多材料激光选区熔化金属增材制造装备，实现单种材料的高效率成形以及多种材料零部件的大幅面增材成形。该装备搭载高功率激光器、动态聚焦扫描振镜、多重滤芯保护气过滤系统以及柔性铺粉系统，采用多材料斗送粉和集成化控制软件，最大成形尺寸为250mm×250mm×300mm，尺寸精度达到±0.05mm，相对致密度98.5%以上，并且可以根据产量和用途的不同选用不锈钢、模具钢、钴铬合金、铜合金、铝合金、钛合金等其中任意两种及两种以上的金属材料组合，结构设计自由度高，可应用有于航空航天、汽车零部件、船舶、工业模具、基础科研等领域。

助力高端精密模具领域 开启模具增材制造新时代

《广东科技》：在模具尤其是高端精密模具制造方面，3D打印相比于传统制造工艺具备怎样的优势？贵公司在此方面开展了哪些工作？

广州雷佳：金属3D打印因强大的个性化定制优势，以及节约生产时间和成本的特点，被广泛应用于工业模具、航空航天、科研教育、汽车制造、医疗应用、珠宝艺术等领域，而模具被誉为“工业之母”，是电子、汽车、仪表、家电、通信等领域规模化生产不可或缺的工具。模具主要包括金属模具和非金属模具。金属模具包括冲压模、锻模、铸模、压铸模、挤压模、拉丝模和粉末冶金等等；非金属模具主要包括塑料模具和无极非金属模具。按照材质划分，模具又可以分为砂型模具、金属模具、真空模具和石蜡模具等等。

注塑模具内零件的冷却是注塑成型生产过程中最耗时的部分。缩短冷却时间，可有效提高注塑企业生产效率，同时提升塑料零件产品质量，而金属3D打印是实现这一目标的重要手段。注塑模具加速冷却的常用办法之一是在模具内开冷却水通道，利用循环流动的冷却水及时、快速地带走模具的热量；其次，对于传统工艺中无法加工水路的模具结构，只能采用热导率更好的材料（如铍铜）制作镶件镶嵌进模具中，在一定程度上提高模具整体导热效果。

广州雷佳多材料激光选区熔化设备DiMetal-300

模具注塑循环周期中的工艺阶段结构

传统工艺采用交叉钻孔等技术制造模具冷却水路，水路是由多段直管相连，无法贴合曲面模型，冷却速度和均匀性都面临“天花板”般的固有约束。直管水路对于曲面、大纵深模型，以及大长径比、大高宽比的模具几乎束手无策，或者只能将模具分段制造，再焊接成整体。可以说，传统工艺制造的注塑模具已经难以适应结构多变的现代产品要求。针对复杂注塑零件的快速均匀冷却要求，随形冷却模具应运而生。随形冷却模具的水路是跟随注塑零件几何形状变化而布设的，自由弯曲的冷却通道较为均匀地分布在注塑零件形状的偏置曲面上，与壁面保持较小的恒定距离，因此冷却水可以贴合模具内壁快速均匀带走热量，显著缩短冷却时间，改善冷却均匀性，生产出质量统一的零件。

随形冷却模具需要3D打印技术制造,随形冷却水道属于复杂内腔结构，适合使用自由成型的3D打印技术制造。其中，粉末床熔融技 术（powder bed fusion，PBF）中的激光选区熔化（selective +laser melting，SLM）技术以其高精度、高致密度、力学性能优良等优点，逐渐在注塑模具随形冷却水路制造中得到工业化应用。

广州雷佳在随形冷却模具制造领域拥有丰富的经验和技术，提供3D打印随形冷却水路模具服务。广州雷佳应用激光选区熔化技术，打印以马氏体时效钢材料为主，其他模具材料可选高端精密模具。在进行注塑模具服务时，设计师将根据用户需求，制定定制化随形冷却水路设计方案，并使用模流仿真分析技术迭代设计方案，再利用3D打印制造模具实体，热处理提升模具性能，最后利用计算机数字化控制（CNC）技术精加工完成高精度随形冷却模具。

2019年，广州雷佳与东莞睿进模具科技有限公司签署战略合作协议，未来双方将全面开展深入合作，建立雷佳增材-睿进模具战略联盟，助力3D打印模具设备开发和高端精密模具制造、关键技术攻关。根据合作协议，双方将重点围绕模具3D打印领域展开合作，各取所长、集中优势，以精良的设备、成熟的应用工艺，协同推动3D打印模具制造技术产业应用转化，致力于成为金属3D打印模具应用行业解决方案优秀供应商。

公司简介

广州雷佳增材科技有限公司成立于2017年1月，落户国家级科技企业孵化基地—广州市3D打印产业园区。广州雷佳是一家专业从事金属3D打印设备研发、制造、销售以及提供金属3D打印服务的高新技术企业，公司以“多元创新、科技引领增材制造”为宗旨，坚持“求精、务实、创新、共赢”的理念，致力于打造成为国际领先的金属3D打印解决方案提供商。