南方增材重金属3D打印技术取得多项专利

3D打印快讯
2020
09/09
11:15
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2020年9月8日,有投资者向南风股份(300004)提问, 您好!公司重型金属3D打印技术有没有取得相关突破?重型金属3D打印有没有实现在核电领域的相关应用?这项技术目前在国内水平如何?谢谢

公司回答表示,感谢您对公司的关注!公司控股子公司南方增材自主研发的重金属3D打印技术现已取得多项技术专利,并已与上海核工程研究设计院、中国核动力研究设计院、中广核核电运营有限公司、中国石油天然气集团公司管材研究所等展开技术合作,其中与中广核核电运营有限公司合作研发的SAP制冷机端盖已设备安装并通过设备运行再鉴定,实现了3D打印技术在核电领域的国内首例工程实践示范应用。详情请查阅公司前期相关公告。
2.jpg △由中广核核电运营有限公司与公司控股子公司南方增材科技有限公司(以下简称“南方增材”)联合研发的制冷机端盖在大亚湾核电站压缩空气生产系统成功完成设备安装及运行再鉴定。这是公司重型金属电熔增材制造技术在核电领域取得的突破性进展,也是3D打印技术在核电领域的国内首例工程实践示范应用
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△南方增材自主研发的电熔增材制造技术,是一种以电弧热、电阻热为复合热源,熔化金属原材料,通过小熔池、微冶金,快速凝固技术,逐层堆积出具有一定形状和尺寸,并赋有一定机械性能金属构件制造方式。与传统制造工艺相比,该技术不再需要铸造、锻造等工艺流程及相关工装,具有复杂结构一体化净成型、生产效率高制造周期短、材质性能优良、材料利用率高、焊接性能好等优点。作为一项智能化自动化制造工艺,可以预见,将3D打印新兴制造技术应用于核电站备件及零部件制造及修复,对未来核电设备的设计、研发、制造、修复将带来革命性的改变。

南极熊注意到,南风股份的一些前期公告,介绍了这项3D打印技术

“南方增材科技有限公司”的3D打印技术,该自主研发的重型金属3D打印成套工程专用设备,具备生产最大直径为6米、重量达300吨的重型金属构件的能力,制造技术处于国内外领先水平。
该项技术公认具有以下特优点:1、生产周期短、制造成本低;2、适合大型重型异形构件的多品种小批量生产(包括产品材料及几何形状);3、产品尺寸精确、性能优异。
南风股份独掌如此先进的高新技术,为什么没能广泛开拓市场,产品基本局限于核电应用?下面仅从生产技术的角度做一个粗浅的分析。
根据公司介绍,产品的生产过程为:通过CAD设计产品的3D模型→将3D模型切片,将每个切片划分成小点进行数字建模→将数字模型文件传送给3D打印机进行打印控制→打印机以电阻、电弧为热源熔化金属丝原料→打印机使用金属溶液由点到线、由线到面、由面到体打印出(堆焊成)产品。
3D打印也被称为增材制造,这是相对于机械加工而言,从原料到产品并没有增材,与其类似的制作方式有模锻和模铸,这三种制造方式的产品有较大的重合度。
从产品的尺寸精度、表面质量比较,由于3D打印受到金属丝粗细的限制(类似于显示屏的像素大小),产品质量低于模锻和模铸。从产品组织结构、力学性能比较,模锻能够对金属施加大的变形量,产品质量最好;3D打印对金属溶液实行逐层快速激冷凝固,得到均匀的细晶组织,产品质量优于模铸。
综上所述,3D打印的优势在于生产模锻达不到的大尺寸(8万吨模锻机),模铸达不到的高性能的重型异形金属构件,越是批量很少的异形构件,越能发挥3D打印生产周期短、制造成本低的技术优势(无需制备实体模具)。根据相关报道,这一类产品具有广泛的市场需求。但是,南风股份的3D打印产品主要局限于核电应用,能够达到很高的产品质量标准要求,但却很少看到其它方面成功应用的报道,原因可能是受到原料供应的限制。
南风股份3D打印的原料是金属丝,金属丝是以线材为原料再经拉拔生产出的产品。线材是以连铸方坯为原料,经过30个道次左右的热连轧,生产出5.5mm左右的盘条。热连轧线材属于大批量的生产方式,批量越小,成本越高。因此,为解决3D打印的原料来源,可以考虑以下两种途径:
1、配备线材挤压机,自行生产小批量多品种的线材,对外委托加工成所需线径的金属丝;
2、配备溶钢炉,自行溶炼小批量多品种的钢液,直接使用钢液作为3D打印机的原料。
南风股份热熔金属3D打印技术经过不断完善优化,相信这项高新技术能够得到广泛应用。 3.jpg
△电熔增材精密成型技术制造的试验件

根据南方增材的官方介绍


南方增材科技有限公司作为国内大型增材制造企业,拥有自主研发的重型金属构件电熔精密成型加工技术。该项技术,是一种国际首创的重型金属构件短流程、绿色、精密、数字化的“增材制造”新技术,是新一代的重型金属构件成型加工技术,是高端重大工业装备大型、特大型关键金属构件制造方式的一项变革性技术,对构件材料、构件几何尺寸、形状和用途具有很强的适用性和通用性,代表了未来高端重型金属构件的加工趋势;该项技术,满足各高端重大工业大型化、复杂化、高性能参数和极端条件下高可靠性、长寿命服役的发展需要,可广泛应用于百万千瓦核电装备、百万千瓦超临界和超超临界火电机组及水电、石化、冶金、船舶等行业重大工业装备合金钢等重型金属构件的制造,具有突出的技术和经济优势,市场前景广阔。

人员方面,南方增材拥有一支国际一流的专家研发队伍并配置一支高效的项目管理团队,已成为国内增材制造行业中自主研发能力最强、自主设计/制造/管理水平最高、综合盈利能力最强的增材制造企业。

设备方面,南方增材拥有国内第一台自主研发、设计、安装、调试的最大型电熔精密成型(重型金属“3D打印”)成套工程专用设备,并配套先进的实验室,具备生产最大直径为6米、重量达300吨的重型金属构件的能力,制造技术国内外领先。

随着电熔精密成型加工技术的实施,我们的科研能力及产品质量将不断增强、服务水平将持续提升,我们将致力于打造“南方增材制造”的良好品牌形象,并将增材制造技术匹配到核电及各高端重大工业的关键部件制造活动中,为各高端重大工业提供高品质的产品和服务。


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