选择性抑制烧结（SIS）金属 3D 打印机
发布日期：2022-11-11 14:47
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| 成果名称 | 选择性抑制烧结（SIS）金属 3D 打印机 | |||
| 成果登记号 | DJ106042022Y0107 | 知识产权 | 国内领先 | |
| 完成单位 | ||||
| 序号 | 单位名称 | 通讯地址 | ||
| 1 | 浙江迅实科技有限公司 | 浙江省绍兴市柯桥区钱清街道钱门大道188号 | ||
| 完成人 | ||||
| 序号 | 姓名 | 工作单位 | 对成果的贡献 | |
| 1 | 张靖 | 浙江迅实科技有限公司 | 主要负责人 | |
| 2 | 金良 | 浙江迅实科技有限公司 | 机械设计 | |
| 3 | 包海峰 | 武汉纺织大学 | 材料开发 | |
| 4 | 陈勇 | 浙江迅实科技有限公司 | 软件开发及工艺设计 | |
| 5 | 张思财 | 浙江迅实科技有限公司 | 材料开发 | |
| 6 | 张翱 | 浙江迅实科技有限公司 | 材料开发 | |
| 成果公报内容（成果简介、创新突破点、同行认可、引用情况、应用情况等） | ||||
| 一、研究来源及背景 目前市场上金属3D打印设备售价都十分高昂，已有的金属3D打印方法都须对每个横截面逐点扫描，制造速度较低，限制了金属3D打印技术的大规模使用。在这种时代背景下，南加州大学的Behrokh Khoshnevis教授和他的团队开发了一种选择性抑制烧结（SIS）增材制造核心技术。迅实科技自2016年起即与Behrokh Khoshnevis教授开展相关合作，在充分考虑公司发展情况下，开发了此款可打印多种金属材料的经济型高速选择性抑制烧结增材制造设备。 二、研究目的与意义 “选择性抑制烧结金属3D打印设备”产品是针对现有的金属3D打印设备成本高昂、打印速度低等问题，以常用的不锈钢、铜合金等为成型材料，通过研究一种基于选择性抑制烧结技术（SIS）的增材制造工艺。本项目形成批量生产后，将推动高端定制化金属制品生产普及化，销售规模将进一步提升，产生更大的经济效益。 三、主要论点与依据 项目来源于南加州大学的Behrokh Khoshnevis教授和他的团队开发了一种选择性抑制烧结（SIS）增材制造核心技术。选择性抑制烧结（SIS）增材制造技术工作思路为：首先在打印床上铺一层金属粉末，然后使用商用的压电打印头沉积一种液体溶液，该液体可阻止它所喷到的金属粉末被加热熔化，但可使被喷到的金属粉末粘结在一起并硬化。根据CAD文件指定区域边界喷洒溶液，逐层操作，得到一个由抑制剂粘结而成的外壳，该外壳可视为一个简易的模具，内部充满了金属粉末。将粘结好的三维对象送入高温环境中融化，最终得到一个带有抑制剂外壳的固体金属对象，将抑制剂外壳去除后，即可得到一个金属材料的零件。本产品已授权发明专利2件，授权实用新型专利8件，软件著作2件。 四、创见与创新 1）SIS金属增材制造成型设备创新（国内首创） 学科分类：机械工程 机械工程其他学科/工业工程学/计算机科学与技术 计算机软件与理论 目前国内市场上尚未出现采用选择性抑制烧结（SIS）技术原理的金属增材制造设备，也未见相关的新闻、文献报道。而本研究拟研制的选择性抑制烧结（SIS）金属增材制造设备创新性地采用压电打印头替代了昂贵的激光或电子束发生器，且仅需对零件每个分层截面的边界区域（而非整个横截面）进行喷射打印成型，大幅降低了金属3D打印设备成本、极大提高了打印速度，实属国内创新（国内首创），将有效填补国内在SIS金属成型设备方面的市场空白。 2）SIS抑制剂配方优化技术创新 学科分类：材料科学与工程 材料加工工程 应用于SIS技术中的抑制剂溶液需同时满足可固化金属粉末颗粒、提高粉末烧结温度、无污染残留、易于从金属层剥离等多重要求。本研究将通过大量的试验研究，不断改进抑制剂溶液配方，分析抑制剂溶液成分及其配比对零件成型质量的影响，最终创新性地开发出一种通用性较好、性能优良的抑制剂配方，并在实际应用过程中针对各成型金属粉末相应地对该配方进行微调处理，以达到最佳抑制成型效果。 3）抑制剂精确喷射成型技术 学科分类：控制科学与工程 系统工程 抑制剂的喷射精度是影响零件成型精度的重要因素。抑制剂喷射液滴过大会导致抑制剂在喷射区域形成较大范围的扩散，降低成型精度，而抑制剂喷射不足会导致烧结后该喷射区域不能被有效分离。因此，需要优化SIS打印机的微压电技术，设计合理的运动系统和控制系统，实现零件的精密打印。 4）SIS成型工艺优化技术创新 学科分类：控制科学与工程 系统工程 针对各金属粉末材料选择性抑制烧结成型工艺过程，本研究通过研究SIS扫描喷射成型过程中抑制剂成分、喷射速率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度以及烧结后处理过程中升温速率、预热温度、烧结温度、保温时间等各因素对零件最终成型质量的影响，创新性地建立各因素与零件成型质量之间的多变量映射关系，总结归纳各种金属粉末材料的最佳工艺参数，并建立相应的工艺参数库，以提高该SIS设备样机的成型质量与性能。 五、社会经济效益及存在的问题 本项目产品以高性价比形成强大的市场竞争优势，凭借迅实科技在数字化齿科、教学科研领域市场已形成的稳定可靠的销售网络，重点经营小批量高自由定制度的金属制品生产市场。项目产品已形成销售收入381.67万元。 SIS技术局限性主要在烧结件组织均匀性、致密性、尺寸精度和表面质量等与现行成熟的金属3D打印方法还存在一定的差距，目前更适用于对结构强度要求不高的中小型零件的加工。后期研究组将继续深入选择性抑制烧结的工艺研究，进一步提高金属烧结制件的结构强度、组织均匀性、尺寸精度和表面质量，不断推进SIS金属的工程化应用。 | ||||
| 评价（鉴定、验收）委员会名单 | ||||
| 序号 | 姓名 | 单位 | 专业领域 | 职称 |
| 1 | 秦会斌 | 杭州电子科技大学 | 电子信息 | 正高 |
| 2 | 鲁聪达 | 浙江工业大学 | 机械 | 正高 |
| 3 | 罗伟 | 浙江大学 | 材料 | 正高 |
| 4 | 胡武 | 杭州市机械科学研究院 | 机电一体化 | 正高 |
| 5 | 严浩 | 浙江大学工业技术转化研究院 | 测试计量 | 副高 |
| 组织评价单位:绍兴市柯桥区经信局 | ||||
| 评价（鉴定、验收）意见 | ||||
| 经浙江讯实科技有限公司申请，绍兴市柯桥区经信局于2021年12月30日在杭州组织召开了由浙江讯实科技有限公司承担的省级工业新产品开发项目“选择性抑制烧结(SIS)金属3D打印机”(项目编号:202135DC107)鉴定(验)会。鉴定(验收)委员会听取了项目试制和技术工作总结、产品检测和科技查新等报告，审查了相关资料，经讨论形成如下鉴定(验收)意见: 1.提供鉴定(验收)的资料基本齐全、规范，符合鉴定(验收)要求。 2.项目产品优化设计了三轴运动机构，提高了运动精度和响应性能:采用逐层喷洒抑制剂铺粉方法，铺粉层密度及平整度好。产品相关技术已获实用新型专利3件，处国内同类产品领先水平。 3.产品经浙江省机电产品质量检测所有限公司的检验，所检指标符合省级工业新产品(新技术)备案确认书和Q/ZXS001-202《3D打印机》标准要求，经用户使用，反映良好，具有较好的经济和社会效益。 4.企业已通过IS09001;2015质量管理体系认证，其生产设备、检测手段及工艺工装等能满足批量生产要求。 鉴定(验收)委员会认为，该新产品研发是成功的，同意通过鉴定(验收)。 | ||||
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