南极熊导读：定向能量沉积技术（DED）是主流的金属3D打印技术之一，这项技术适合大尺寸、低成本金属结构件的高效制造，如今DED技术已经越来越成熟，整个生态系统也日趋完善，应用市场正在逐步打开，未来有着巨大的潜力。
2024年11月7日，“第二届国际定向能量沉积增材制造前沿技术及应用研讨会”在南京成功举办，本次研讨会围绕电弧增材、激光定向能量沉积、搅拌摩擦、超声波固相增材、新材料等研究的最新进展以及行业应用，邀请了国内外高校、科研院所的资深专家、研究人员进行专题报告，推进DED技术的创新发展与应用。研讨会由中国工程建设焊接协会增材制造专业委员会、格智学院、广州光亚法兰克福展览有限公司联合主办，由中国船舶集团汾西重工有限责任公司冠名，南极熊作为合作媒体参加，会议由格智学院总经理迟科萌主持。
在研讨会的报告环节，特邀专家分享了各自团队在DED增材技术领域的研究进展，共同探讨定向能量沉积增材制造领域的最新动态、前沿技术和广泛应用，为行业发展描绘了新的蓝图，研讨会现场气氛热烈。
中国机械科学研究总院首席专家、研究员杜兵作了题为《加快发展高端工业母机，打造制造业新质生产力》的线上报告。杜兵表示，增材制造技术是工业母机的重要分支，虽然在体量上与减材制造和等材制造还有差异，但我国的增材制造技术水平紧跟发达国家，甚至在个别领域世界领先，未来需要在精度、精度保持性、可靠性、效率、故障率等方面继续提升，以支撑我国高端制造业的全面发展。目前，全球高端工业母机正在朝着高性能化、智能化、复合化、绿色化方向加速发展。
中国船舶集团汾西重工有限公司铆焊锻压车间主任兼党支部书记汪卓然作题为《增材制造技术在船舶领域的应用及发展思考》的报告。汪卓然表示，目前中国已经成为全球第一造船大国，2024年前三季度我国造船完工量、新接订单量、手持订单量分别占到全球的55%、75%和61%。船海配套对增材技术的需求存在品类多、数量少、口径大、壳体厚、材料硬的特点。自2020年以来，汾西重工确立了应用增材制造的决心，在若干产品的触水零部件上实现了增材制造技术的成功应用。包括采用DED技术制造的螺旋桨，激光送粉增材制造的TC4罐体等。经过对比测算，采用钛合金TC4激光增材、铝合金搅拌摩擦增材技术制造的零件，不但满足国标的要求，而且在成本、效率方面均得到大幅改善。
西安交通大学方学伟副教授作题为《外场辅助铝/镁合金电弧熔丝增材制造》的报告。方学伟表示，电弧熔丝增材制造技术在大尺寸结构件成形上具有其他增材技术不可比拟的效率与成本优势，已经被Relativity Space公司用于制造Terran 1火箭，并成功发射。西交大团队针对电弧熔丝增材制造大型结构件已开发10余套增材制造研发平台，可实现10m级金属结构件电弧熔丝增减材一体化制造。通过对铝/镁合金电弧熔丝增材的工艺研究，对液态熔池、固态层间、热表处理实施整体形性协同调控，实现了打印件的性能改善件。已成功制造出1.6m的飞机翼肋、直径2.1米的铝合金夹心环、航空发动机机匣、10m级运载火箭连接环等大型零部件。
西北工业大学林鑫教授团队的李祚博士作题为《激光立体成形GH4169合金热处理组织性能优化》的报告。李祚表示，GH4169合金以其宽泛的服役温在是航空发动机关键部件中得到广泛应用，激光立体成形以其逐点沉积、堆积成形的工艺特征，可以实现熔池中热量的定向传输，促进构件粗大柱状晶粒的外延生长，为改善GH4169合金的高温性能提供了有利条件。团队通过研究GH4169 合金Laves相在原位拉伸过程中的变形和滑移行为，弄清了Laves相对合金拉伸性能的影响机制，进一步改善GH4169合金的高温持久寿命。激光立体成形GH4169合金在650℃、670℃、680℃下高温持久寿命分别达64.7h、39.8h和32.0h，仍可满足650℃锻件标准（≥25h），同时拥有良好的延伸率。
中国兵器科学研究院宁波分院电弧增材制造专业室主任、研究员明珠作题为《大型金属构件丝材增材制造技术》的报告。明珠表示，电弧熔丝技术存在诸多的优势，但使用传统焊接材料难以得到优异的性能，因此团队开发了专用的铝合金、高氮钢、不锈钢、高强钢、钛合金、高温合金等丝材，并使用电弧熔丝技术打印了大尺寸骨架结构、舵翼类结构、回转体结构、复杂舱体结构等，其微观结构和性能均优于铸造的金属零件。
新加坡国立大学闫文韬副教授作题为《增材制造成形-组织-性能的高保真度一体化模拟》的报告。闫文韬团队根据激光送粉DED技术的工艺特点开发了更接近真实情况的仿真模型，能够更加精准的预测3D打印件的性能，包括热应力和残余应力，经过对比模拟和试验结果，拟合度非常高。通过模拟可以成功代替一部分试验提高效率，降低试验成本，而且可以用于模拟难以开展的试验。
南京理工大学王克鸿教授作题为《高氮不锈钢焊接/增材方法及组织性能调控》的报告。王克鸿表示，高氮钢是指Cr(20~23%)-Mn(13~18%)-N(≥0.6%），其具有900-1100MPa的抗拉强度、延伸率达40-50%。高氮钢在焊接的时候会产生氮损失和过程失稳现象，团队开发出多元活化氮弧焊接工艺+分布式焊丝+高频脉冲电源的解决方案，实现了熔滴长大提速、气泡爆破推迟的效应，解决了高氮含量与氮气孔的矛盾冲突。应用于高氮钢的增材中，同样能获得优异的强韧综合性能。另外，还对高氮钢焊接/增材的过程进行了智能化控制，让机器人能够模仿技能大师的动作，得到优质的最终产品。
北京理工大学刘长猛教授作题为《超大规格点阵结构多弧并行增材制造》的报告，介绍了团队研发的阵列式的多弧并行增材设备，能够快速地制造大尺寸的点阵结构，并开发出了5-10米级大型点阵夹芯结构的标准板材，可以用于轮船等大型设备的制造。另外，通过在内部填充泡沫、混凝土等材料，可以实现不同的功能，例如灌装混凝土的金属板未来可以用于远洋海上漂浮平台的建设，为远洋风力发电、光伏发电提供了一种更经济的平台建造方式。
一汽解放商用车开发院连接技术主任王子国作题为《电弧增材技术在商用车产品开发中的应用研究》的报告。王子国介绍，目前电弧增材技术在乘用车领域已有少量应用案例，但是在商用车领域暂无应用，团队进行了一系列的研发测试。经对比，在商用车底盘结构件小量的制造中，电弧增材技术具有一定优势。团队试制了商用车铝合金支架、钢质横梁、铝合金横梁等零件，并进行了疲劳测试，认为电弧增材技术在商用车大尺寸零部件的开发迭代、试制及小批量制造存在极大的应用空间。
哈尔滨工业大学（威海）孙宇助理研究员作题为《功能材料的超声波固相增材制造技术研究》的报告。孙宇介绍超声波固相增材设备使用金属箔材作为原材料，通过辊压和超声波使其层层堆叠，再通过机加工获得最终的零件形状。这是一项国外对中国禁售的技术，团队自主研发了超声波固相增材设备，并研究了铜、铝/铜复合、钛/铝复合、镍/铜复合、金刚石/铜复合、碳纳米管/铜复合等多种增材方式，取得了一系列的研究成果，为多种材料复合的增材制造带来了新的解决方案。
WAAM3D首席技术官丁佳洛博士作题为《增材材料认证发展方向》的线上报告。介绍了WAAM3D及克兰菲尔德大学在电弧增材方面所取得的成果，以Ti64为例，团队通过电弧增材技术制造的零件在拉伸性能方面达到了锻造甚至超过锻造的性能，并开发了一系列的电弧增材设备。在认证方面，丁佳洛表示，现有的认证方法需要做大量的测试，花费大量的时间和成本。团队正在通过物理模型、材料模型、更高的监控手段等方式，来实现低成本的认证方式。
西北有色金属研究院王宝剑副研究员作题为《共晶Al-32.8%Cu合金的超声凝固机制研究》的报告，介绍了团队通过直接或间接方式导入超声，来调控共晶Al-32.8%Cu合金凝固组织。在静态凝固和超声凝固的情况下，晶体生长取向发生了演变，增加超声后二共晶相之间出现平行取向镜面。在性能方面，超声凝固合金的拉伸极限强度由静态的93.1MPa提高到163.3MPa，延伸率由1.52%增大到2.23%，实现了强度和塑性的同步提高。在钛合金方面同样明显提高了拉伸强度，未来将继续研究Mo基合金熔炼、焊接和增材制造中。
Delft University of Technology 副教授Trayana Tankova 作题为《The Future of Steel Construction With WAAM: Applications, Innovations and Challenges》，介绍了WAAM技术3D打印的金属桥梁以及在建筑领域的应用。Trayana从设计、切片、材料、打印等多个维度，介绍了WAAM技术面临的挑战和解决方案。带给我们不同行业的视角，即便不同的行业对DED技术要求不同，但质量、成本、效率是大家关注的重点。
南京理工大学林小爱副教授作题为《增材制造行业的专利现状及其风险防范》的报告。通过检索当前全球增材制造专利的申请情况，林小爱表示，目前中国的增材制造专利申请量最大达到全球的35%，在专利转让和受让数量方面美国位居第一，美国在基础专利、核心专利方面仍然占据优势，目前有国内增材企业正在遭受来自美国企业的诉讼，国内企业未来仍面临知识产权风险，需要加强知识产权的运营，将专利申请量转化为专利竞争力。
总结
第二届国际定向能量沉积增材制造前沿技术及应用研讨会的成功举办，不仅是一次知识和经验的盛宴，更是一个推动全球定向能量沉积增材制造行业迈向新高度的重要平台。相信在本次研讨会的推动下，该领域将在未来取得更多突破性进展，为全球制造业的发展带来更多惊喜。
