等離子弧絲材增材制造（WPAAM）技術(shù)，由等離子弧作為熱源，絲材為原材料，成形零件經(jīng)路徑軟件分層得到的成形路徑，在金屬基板上形成移動(dòng)的熔池，將外部填充的金屬絲材熔化而成的金屬熔滴，不斷的送入熔池，通過(guò)在成型路徑上逐點(diǎn)逐道逐層累積金屬材料，實(shí)現(xiàn)零件的快速高效高性能成形。

通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)制造的產(chǎn)品質(zhì)量可與鍛件相媲美，可快速制備出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件、承力件、大型件，與傳統(tǒng)制造工藝相比，不但效率高，縮短近75%的加工時(shí)間；而且針對(duì)材料利用率低于15%的鍛件加工部件，降低近30-80%的成本，適合軍工、航空航天、石油化工等行業(yè)零部件的制造。

西安優(yōu)弧智熔增材制造有限公司成功研制出了等離子弧絲材增材制造設(shè)備，突破我國(guó)增材制造技術(shù)瓶頸，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。關(guān)于這項(xiàng)新技術(shù)，我們對(duì)此知之甚少，它到底有什么特別之處？處于什么樣的發(fā)展階段？又有哪些需要突破的瓶頸？

西安優(yōu)弧智熔總經(jīng)理：熊嘉鋒

帶著這一系列的問(wèn)題，我們有機(jī)會(huì)在2022 TCT亞洲展的現(xiàn)場(chǎng)與優(yōu)弧智熔總經(jīng)理熊嘉鋒先生進(jìn)行交流，以下是我們此次訪談的內(nèi)容。

資源庫(kù)：能不能介紹一下您自己以及優(yōu)弧智熔？

熊嘉鋒：我叫熊嘉峰，來(lái)自陜西西安，專業(yè)從事電弧增材制造有10余年，目前主要從事等離子增材制造的研究與應(yīng)用。優(yōu)弧智熔成立于2018年，是一家專門為等離子增材制造而成立的公司。目前公司具有20余項(xiàng)專利，員工50余人，可提供等離子絲材增材制造設(shè)備與服務(wù)、自動(dòng)化智能化焊接設(shè)備與服務(wù)。

資源庫(kù)：TCT亞洲展上優(yōu)弧智熔帶來(lái)了什么產(chǎn)品？

熊嘉鋒：我們這次展示的是自主研發(fā)的WPAAM501等離子絲增材制造設(shè)備，成型尺寸是500*500*500mm，可打印材料包含：鈦合金、高溫合金、鋁合金、鎂合金和鋼等。此外，我們還有一臺(tái)更大的設(shè)備PWAAM1501，可以打印1500*1500*1000mm范圍內(nèi)部件。

截至目前，該項(xiàng)技術(shù)得到了西北有色金屬研究院、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十所、中廣核、西安交通大學(xué)、西安理工大學(xué)、火箭軍工程大學(xué)、西安科技大學(xué)、新鄉(xiāng)學(xué)院等眾多企業(yè)和高校的高度認(rèn)可與支持。

此外，我們還有一些展品，比如整體重量達(dá)26公斤的鈦合金部件，它的打印時(shí)間可能不到一天能夠打印完成，所以在這個(gè)件上它具有高效率、低成本、高性能的一個(gè)特點(diǎn)。

資源庫(kù)：等離子絲材增材制造技術(shù)的發(fā)展目前處于什么階段？

熊嘉鋒：等離子絲材焊接已有50余年的發(fā)展，等離子絲材增材制造是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在國(guó)外典型的代表公司是挪威鈦，在2019年已通過(guò)FAA認(rèn)證，已實(shí)現(xiàn)對(duì)波音、空客批量供應(yīng)零部件。

國(guó)內(nèi)代表公司是西安優(yōu)弧智熔，我們的核心技術(shù)是萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)送絲機(jī)構(gòu)和高度跟蹤系統(tǒng)，在技術(shù)上與挪威鈦有異曲同工之妙；在工程應(yīng)用上，我們的等離子絲材打印的部分部件已成功應(yīng)用于商業(yè)航天，但是整體僅處于認(rèn)證階段，需要高校、研究所等更多的機(jī)構(gòu)共同推進(jìn)等離子絲材增材制造的發(fā)展與應(yīng)用。

資源庫(kù)：從技術(shù)角度來(lái)看，優(yōu)弧智熔解決了什么難點(diǎn)問(wèn)題？

熊嘉鋒：等離子絲材增材制造的第一難點(diǎn)是側(cè)向送絲，它難以在打印過(guò)程中實(shí)現(xiàn)各向同性。我們發(fā)明了萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)送絲機(jī)構(gòu)，使得送絲方向隨著打印前進(jìn)方向的變化而變化。

第二大難點(diǎn)是打印過(guò)程中熱量引起高度的變形，等離子絲材打印的有效距離是5±1mm，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響打印質(zhì)量。我們研發(fā)了打印高度跟蹤系統(tǒng)，打印過(guò)程中隨著高度的變化而變化，不會(huì)發(fā)生類似撞槍或者是打印高度落差過(guò)大等等現(xiàn)象，可實(shí)時(shí)保證打印有效距離在5mm。

第三大痛點(diǎn)是工藝，影響等離子打印的參數(shù)有20多個(gè)，包括：電流、電壓、打印高度、送絲速度、打印速度、保護(hù)氣體流量、等離子氣流量、層高、層寬、層間溫度、氣氛氧含量等。調(diào)試20余個(gè)參數(shù)共同為一個(gè)目的服務(wù)，工作量非常大，解決這一問(wèn)題只有依靠基礎(chǔ)理論和不斷地反復(fù)測(cè)試。

第四大痛點(diǎn)是整套設(shè)備的集成，不僅要解決大量的PLC編程，而且多設(shè)備之間的邏輯，需要付出極大的努力實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化。在我們的團(tuán)隊(duì)里面有電氣專家，軟件專家，我們通過(guò)工藝去指導(dǎo)機(jī)械電氣工業(yè)，完成了設(shè)備的整體集成。

目前，我們解決了這4個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，成功實(shí)現(xiàn)了等離子增材制造從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)品級(jí)的突破。

資源庫(kù)：能不能分享一些典型的應(yīng)用案例？

熊嘉鋒：從行業(yè)上來(lái)講，此前我們做過(guò)一個(gè)球形氣瓶，已經(jīng)成功應(yīng)用于商業(yè)航天；打印的一些包括高溫合金、鈦合金的部件也已經(jīng)應(yīng)用于高超無(wú)人機(jī)行業(yè)；另外，目前還有一些民用行業(yè)的復(fù)雜零部件也使用了這項(xiàng)技術(shù)。

通過(guò)等離子增材制造可以節(jié)約成本，提高整體的研發(fā)效率，目前在這3個(gè)行業(yè)都已經(jīng)有成功的典型應(yīng)用。此外，中國(guó)航空航天的相關(guān)部門也采購(gòu)了我們的設(shè)備，進(jìn)行性能的測(cè)試，并準(zhǔn)備把它投入實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中。

資源庫(kù)：現(xiàn)階段需要突破的瓶頸是什么，有哪些問(wèn)題需要解決？

熊嘉鋒：目前來(lái)講，因?yàn)榈入x子增材制造在中國(guó)的發(fā)展仍處于星星之火階段，還有許多需要解決的痛點(diǎn)和問(wèn)題，我把它總結(jié)成以下幾個(gè)方向。

第一個(gè)是性能的認(rèn)證。一個(gè)產(chǎn)品要應(yīng)用，首先它的性能要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)才行，是否達(dá)標(biāo)，這個(gè)需要靠數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)話。目前需要解決的是進(jìn)行不斷地性能測(cè)試，獲得大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，包括從拉伸鏡像到疲勞蠕變等等。

第二個(gè)是要提高效率。根據(jù)國(guó)外的報(bào)道，美國(guó)挪威鈦等離子增材制造的速度效率可以達(dá)到8Kg/h，目前我們只能達(dá)到2Kg/h，因此在效率上我們還有極大的發(fā)展空間。

第三個(gè)是行業(yè)的認(rèn)可。等離子增材制造到底行不行，好不好，需要得到社會(huì)的認(rèn)可，得到各行業(yè)專家的認(rèn)可，這個(gè)事情才有進(jìn)一步發(fā)展空間。在國(guó)外等離子增材制造已經(jīng)應(yīng)用于波音、空客、洛克希德馬丁公司等一些零部件上。但是在國(guó)內(nèi)我們的應(yīng)用才剛剛開始，所以這個(gè)應(yīng)用得到認(rèn)可，那就需要有標(biāo)準(zhǔn)，有數(shù)據(jù)。

資源庫(kù)：公司下一步將如何走，接下來(lái)的目標(biāo)是什么？

熊嘉鋒：我們團(tuán)隊(duì)對(duì)于等離子增材制造的研究已經(jīng)有七、八年的時(shí)間，但是還有很多問(wèn)題需要解決，接下來(lái)我們主要還是將時(shí)間用于設(shè)備的迭代升級(jí)上。

首先是，設(shè)備的穩(wěn)定性。設(shè)備要能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵開機(jī)，產(chǎn)品就能夠打印成功。然后是，性能的穩(wěn)定性。在整個(gè)打印過(guò)程中，從開始到結(jié)束，它的性能是穩(wěn)定一致的。

接下來(lái)是，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化。未來(lái)的制造一定是一個(gè)智能化的過(guò)程，在打印過(guò)程中機(jī)器能夠根據(jù)參數(shù)或者已成型狀況的變化，自動(dòng)的去調(diào)節(jié)參數(shù)，達(dá)到一個(gè)性能穩(wěn)定，效率穩(wěn)定的一個(gè)過(guò)程。

最后一個(gè)目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多樣性與穩(wěn)定性。不管是從我們測(cè)試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到最后的疲勞蠕變數(shù)據(jù)，它能夠得到行業(yè)的認(rèn)可，能夠形成一個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)也是我們的大方向。

2022年7月，優(yōu)弧智熔宣布利用等離子弧絲材增材制造技術(shù)，成功制備出大尺寸高強(qiáng)度鎂合金（AZ91,Al含量9%，Zn含量1%）零部件，其內(nèi)部組織致密，無(wú)氣孔、未熔合等冶金缺陷，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)3D打印技術(shù)加工鎂合金的先列。

隨著輕量化大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件應(yīng)用需求的復(fù)雜程度和需求量的逐步提升，用戶端對(duì)于增材制造技術(shù)和工藝的要求也越來(lái)越高，高效率、低成本、高品質(zhì)的等離子弧增材制造將越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。

現(xiàn)在，留給優(yōu)弧智熔的只是需要一個(gè)數(shù)據(jù)證明，這項(xiàng)工藝是沒問(wèn)題的，通過(guò)了數(shù)據(jù)的沉淀與行業(yè)的認(rèn)可，等離子增材制造將成為3D打印領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)。

等離子弧絲材增材制造（WPAAM）技術(shù)，由等離子弧作為熱源，絲材為原材料，成形零件經(jīng)路徑軟件分層得到的成形路徑，在金屬基板上形成移動(dòng)的熔池，將外部填充的金屬絲材熔化而成的金屬熔滴，不斷的送入熔池，通過(guò)在成型路徑上逐點(diǎn)逐道逐層累積金屬材料，實(shí)現(xiàn)零件的快速高效高性能成形。

通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)制造的產(chǎn)品質(zhì)量可與鍛件相媲美，可快速制備出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件、承力件、大型件，與傳統(tǒng)制造工藝相比，不但效率高，縮短近75%的加工時(shí)間；而且針對(duì)材料利用率低于15%的鍛件加工部件，降低近30-80%的成本，適合軍工、航空航天、石油化工等行業(yè)零部件的制造。

西安優(yōu)弧智熔增材制造有限公司成功研制出了等離子弧絲材增材制造設(shè)備，突破我國(guó)增材制造技術(shù)瓶頸，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。關(guān)于這項(xiàng)新技術(shù)，我們對(duì)此知之甚少，它到底有什么特別之處？處于什么樣的發(fā)展階段？又有哪些需要突破的瓶頸？

西安優(yōu)弧智熔總經(jīng)理：熊嘉鋒

帶著這一系列的問(wèn)題，我們有機(jī)會(huì)在2022 TCT亞洲展的現(xiàn)場(chǎng)與優(yōu)弧智熔總經(jīng)理熊嘉鋒先生進(jìn)行交流，以下是我們此次訪談的內(nèi)容。

資源庫(kù)：能不能介紹一下您自己以及優(yōu)弧智熔？

熊嘉鋒：我叫熊嘉峰，來(lái)自陜西西安，專業(yè)從事電弧增材制造有10余年，目前主要從事等離子增材制造的研究與應(yīng)用。優(yōu)弧智熔成立于2018年，是一家專門為等離子增材制造而成立的公司。目前公司具有20余項(xiàng)專利，員工50余人，可提供等離子絲材增材制造設(shè)備與服務(wù)、自動(dòng)化智能化焊接設(shè)備與服務(wù)。

資源庫(kù)：TCT亞洲展上優(yōu)弧智熔帶來(lái)了什么產(chǎn)品？

熊嘉鋒：我們這次展示的是自主研發(fā)的WPAAM501等離子絲增材制造設(shè)備，成型尺寸是500*500*500mm，可打印材料包含：鈦合金、高溫合金、鋁合金、鎂合金和鋼等。此外，我們還有一臺(tái)更大的設(shè)備PWAAM1501，可以打印1500*1500*1000mm范圍內(nèi)部件。

截至目前，該項(xiàng)技術(shù)得到了西北有色金屬研究院、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十所、中廣核、西安交通大學(xué)、西安理工大學(xué)、火箭軍工程大學(xué)、西安科技大學(xué)、新鄉(xiāng)學(xué)院等眾多企業(yè)和高校的高度認(rèn)可與支持。

此外，我們還有一些展品，比如整體重量達(dá)26公斤的鈦合金部件，它的打印時(shí)間可能不到一天能夠打印完成，所以在這個(gè)件上它具有高效率、低成本、高性能的一個(gè)特點(diǎn)。

資源庫(kù)：等離子絲材增材制造技術(shù)的發(fā)展目前處于什么階段？

熊嘉鋒：等離子絲材焊接已有50余年的發(fā)展，等離子絲材增材制造是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在國(guó)外典型的代表公司是挪威鈦，在2019年已通過(guò)FAA認(rèn)證，已實(shí)現(xiàn)對(duì)波音、空客批量供應(yīng)零部件。

國(guó)內(nèi)代表公司是西安優(yōu)弧智熔，我們的核心技術(shù)是萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)送絲機(jī)構(gòu)和高度跟蹤系統(tǒng)，在技術(shù)上與挪威鈦有異曲同工之妙；在工程應(yīng)用上，我們的等離子絲材打印的部分部件已成功應(yīng)用于商業(yè)航天，但是整體僅處于認(rèn)證階段，需要高校、研究所等更多的機(jī)構(gòu)共同推進(jìn)等離子絲材增材制造的發(fā)展與應(yīng)用。

資源庫(kù)：從技術(shù)角度來(lái)看，優(yōu)弧智熔解決了什么難點(diǎn)問(wèn)題？

熊嘉鋒：等離子絲材增材制造的第一難點(diǎn)是側(cè)向送絲，它難以在打印過(guò)程中實(shí)現(xiàn)各向同性。我們發(fā)明了萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)送絲機(jī)構(gòu)，使得送絲方向隨著打印前進(jìn)方向的變化而變化。

第二大難點(diǎn)是打印過(guò)程中熱量引起高度的變形，等離子絲材打印的有效距離是5±1mm，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響打印質(zhì)量。我們研發(fā)了打印高度跟蹤系統(tǒng)，打印過(guò)程中隨著高度的變化而變化，不會(huì)發(fā)生類似撞槍或者是打印高度落差過(guò)大等等現(xiàn)象，可實(shí)時(shí)保證打印有效距離在5mm。

第三大痛點(diǎn)是工藝，影響等離子打印的參數(shù)有20多個(gè)，包括：電流、電壓、打印高度、送絲速度、打印速度、保護(hù)氣體流量、等離子氣流量、層高、層寬、層間溫度、氣氛氧含量等。調(diào)試20余個(gè)參數(shù)共同為一個(gè)目的服務(wù)，工作量非常大，解決這一問(wèn)題只有依靠基礎(chǔ)理論和不斷地反復(fù)測(cè)試。

第四大痛點(diǎn)是整套設(shè)備的集成，不僅要解決大量的PLC編程，而且多設(shè)備之間的邏輯，需要付出極大的努力實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化。在我們的團(tuán)隊(duì)里面有電氣專家，軟件專家，我們通過(guò)工藝去指導(dǎo)機(jī)械電氣工業(yè)，完成了設(shè)備的整體集成。

目前，我們解決了這4個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，成功實(shí)現(xiàn)了等離子增材制造從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)品級(jí)的突破。

資源庫(kù)：能不能分享一些典型的應(yīng)用案例？

熊嘉鋒：從行業(yè)上來(lái)講，此前我們做過(guò)一個(gè)球形氣瓶，已經(jīng)成功應(yīng)用于商業(yè)航天；打印的一些包括高溫合金、鈦合金的部件也已經(jīng)應(yīng)用于高超無(wú)人機(jī)行業(yè)；另外，目前還有一些民用行業(yè)的復(fù)雜零部件也使用了這項(xiàng)技術(shù)。

通過(guò)等離子增材制造可以節(jié)約成本，提高整體的研發(fā)效率，目前在這3個(gè)行業(yè)都已經(jīng)有成功的典型應(yīng)用。此外，中國(guó)航空航天的相關(guān)部門也采購(gòu)了我們的設(shè)備，進(jìn)行性能的測(cè)試，并準(zhǔn)備把它投入實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中。

資源庫(kù)：現(xiàn)階段需要突破的瓶頸是什么，有哪些問(wèn)題需要解決？

熊嘉鋒：目前來(lái)講，因?yàn)榈入x子增材制造在中國(guó)的發(fā)展仍處于星星之火階段，還有許多需要解決的痛點(diǎn)和問(wèn)題，我把它總結(jié)成以下幾個(gè)方向。

第一個(gè)是性能的認(rèn)證。一個(gè)產(chǎn)品要應(yīng)用，首先它的性能要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)才行，是否達(dá)標(biāo)，這個(gè)需要靠數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)話。目前需要解決的是進(jìn)行不斷地性能測(cè)試，獲得大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，包括從拉伸鏡像到疲勞蠕變等等。

第二個(gè)是要提高效率。根據(jù)國(guó)外的報(bào)道，美國(guó)挪威鈦等離子增材制造的速度效率可以達(dá)到8Kg/h，目前我們只能達(dá)到2Kg/h，因此在效率上我們還有極大的發(fā)展空間。

第三個(gè)是行業(yè)的認(rèn)可。等離子增材制造到底行不行，好不好，需要得到社會(huì)的認(rèn)可，得到各行業(yè)專家的認(rèn)可，這個(gè)事情才有進(jìn)一步發(fā)展空間。在國(guó)外等離子增材制造已經(jīng)應(yīng)用于波音、空客、洛克希德馬丁公司等一些零部件上。但是在國(guó)內(nèi)我們的應(yīng)用才剛剛開始，所以這個(gè)應(yīng)用得到認(rèn)可，那就需要有標(biāo)準(zhǔn)，有數(shù)據(jù)。

資源庫(kù)：公司下一步將如何走，接下來(lái)的目標(biāo)是什么？

熊嘉鋒：我們團(tuán)隊(duì)對(duì)于等離子增材制造的研究已經(jīng)有七、八年的時(shí)間，但是還有很多問(wèn)題需要解決，接下來(lái)我們主要還是將時(shí)間用于設(shè)備的迭代升級(jí)上。

首先是，設(shè)備的穩(wěn)定性。設(shè)備要能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵開機(jī)，產(chǎn)品就能夠打印成功。然后是，性能的穩(wěn)定性。在整個(gè)打印過(guò)程中，從開始到結(jié)束，它的性能是穩(wěn)定一致的。

接下來(lái)是，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化。未來(lái)的制造一定是一個(gè)智能化的過(guò)程，在打印過(guò)程中機(jī)器能夠根據(jù)參數(shù)或者已成型狀況的變化，自動(dòng)的去調(diào)節(jié)參數(shù)，達(dá)到一個(gè)性能穩(wěn)定，效率穩(wěn)定的一個(gè)過(guò)程。

最后一個(gè)目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多樣性與穩(wěn)定性。不管是從我們測(cè)試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到最后的疲勞蠕變數(shù)據(jù)，它能夠得到行業(yè)的認(rèn)可，能夠形成一個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)也是我們的大方向。

2022年7月，優(yōu)弧智熔宣布利用等離子弧絲材增材制造技術(shù)，成功制備出大尺寸高強(qiáng)度鎂合金（AZ91,Al含量9%，Zn含量1%）零部件，其內(nèi)部組織致密，無(wú)氣孔、未熔合等冶金缺陷，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)3D打印技術(shù)加工鎂合金的先列。

隨著輕量化大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件應(yīng)用需求的復(fù)雜程度和需求量的逐步提升，用戶端對(duì)于增材制造技術(shù)和工藝的要求也越來(lái)越高，高效率、低成本、高品質(zhì)的等離子弧增材制造將越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。

現(xiàn)在，留給優(yōu)弧智熔的只是需要一個(gè)數(shù)據(jù)證明，這項(xiàng)工藝是沒問(wèn)題的，通過(guò)了數(shù)據(jù)的沉淀與行業(yè)的認(rèn)可，等離子增材制造將成為3D打印領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)。