第417章 金屬加工方法革變，下一個研發重點

    以目前的熱源形式來分，金屬3d列印可分為雷射（單模）slm、雷射（多模）lens、電子束（粉末）ebm、電子束（絲材）ebff和電弧waam。

    星海集團利用自主研發的雷射技術，目前主要採用slm和lens技術，材料都是採用粉末形式。

    以目前的設備型號來看，可以製造1000mm*800mm*600mm的零件，如果想加大零件尺寸並不難，增加導軌長度即可，不過，精度會有一定的影響。

    一直以來，全球金屬3d列印的發展似乎並未達到預期中的革命性發展，以世界金屬3d增材代表企業velo3d公司為例，

    主要有三個因素影響。

    第一，材料組織較差，一直達不到鍛件水平。

    也許構件的某些性能達到了同成分鍛件水平，但材料組織依然達不到。

    目前，星海集團已經解決了這個關鍵問題。

    第二，製造效率問題。

    一般來說，slm技術的每小時製造效率為5-20立方厘米，如果是lens（材料組織較差），可以到達10-80立方厘米，甚至可以達到300立方厘米。

    以製造鋼鐵為例，鋼材的密度為7.85克/立方厘米。

    也就是說，金屬3d增材的每小時製造效率，slm技術大概是40-160克，而lens則為80-2400克，每天24小時持續製造，最多也就五十多公斤。

    如果是鈦合金和鋁合金，由於密度更小，單位生產的重量更低。

    製造效率越高，相應地成形精度也會低許多。

    所以，這項技術只適合於製造複雜程序非常高，而且批量少的結構件。

    對於傳統的機械製造（如車銑刨磨鑽）而言，零件的製造成本隨複雜程度的提升指數級的增長，且與製造的批量有關係，批量小於3000件時，成本非常高。

    而零件的複雜程度對增材製造的成本影響很小，增材製造過程幾乎不受零件複雜程度的影響，其成本主要決定於製造該零件所需要的時間。

    因此對於單件小批量生產和具有較高几何複雜性的零件，增材製造具有顯著的競爭優勢。

    如今，星海集團在slm和lens技術上有很大進步，單槍數量的效率比同行頂尖設備要快3倍-5倍。

    這方面的原因，主要是設備空行更快、掃描速度、多通道送粉、多雷射束、熔化效率更快等優勢。

    而且，星海集團的設備可以配置多槍同步進行，最多可配3把噴槍。

    多加槍就意味著多加軸，占用空間，這還不是最重要的，主要是需要解決同步運行時的算法問題。

    所以，運用3槍的設備，可比同行頂尖設備的效率要快5-15倍。

    如果計算加工價格，差異就非常大。

    在2022年之前，在缺乏專門設計的零件的情況下，增材製造生產成本會十分高昂，而工業增材製造系統也價值不菲，並且部分生產速度十分緩慢。

    目前能夠生產金屬零件的增材製造系統和設備的總成本大約在50萬美刀到100多萬美刀之間。

    如果以全年80%的運行時間計算，那麼金屬3d列印系統每年運作的時間約為7000小時。

    對於高科技設備，兩年的投資回報期（roi）是成本計算的合理平均值，這也就意味著根據設備價值不同，每小時的設備運行成本（也可以說是設備折舊成本）為每小時37美刀到每小時90美刀不等。

    電費能耗、惰性氣體氬氣成本倒不是很大，每小時10塊錢左右，相對於設備的折舊成本就極低了。

    如果加工一個不鏽鋼304結構件，重量為1公斤，粉末材料成本為500元。

    按照國際上的金屬3d增材設備，假如設備每小時運行成本為400元。

    要求精度最高，最慢加工時間約為25小時，成本為＝25*400+500+25*10＝10750元！

    要求精度一般，加工時間約為5小時，成本為＝5*400+500+5*10＝2550元。

    換作星海集團的設備，假如設備價格和原材料價格相同，加工時間可能只需要5小時，甚至最快只需要半小時就可以，成本在 800-3050元，而且精度更高。

    但不管再怎麼樣便宜，成本依然比傳統製造要高。

    第三，表面粗糙度和後續加工問題。

    3d增材設備畢竟是堆焊材料的方式，表面粗糙度肯定比精機加工差一些。

    一般表面粗糙度在ra5-50!

    一般來說，搖臂鑽床所鑽出來的孔，孔壁粗糙度在ra12.5左右，用手摸還可以摸到紋路。

    好點的，可以加工到ra6.3，跟粗銑、粗車差不多了。

    如果是ra25-50，跟火焰切割出來的切割面一樣，非常粗糙了。

    如果還採用後續加工，採用3d增材設備就沒啥意義了。

    而星海集團的設備，如果採用lens，每小時製造效率為200-1000立方厘米情況下，就可以達到ra6.3，如果要求不高，根本不需要再加工了。

    如果採用slm，把每小時製造效率為50-100立方厘米情況下，表面粗糙度ra可以達到0.8！

    半精銑和半粗車的狀況了，絕大情況下，不需要再進行後續加工。

    就憑以上三個優勢，星海集團的金屬3d增材技術可以說是黑科技了，高出世界頂尖水平太多了，已經可以普遍應用了。

    一些急用的小批量產品，都可以採用金屬3d增材技術生產了。

    所需要的，只要有3d圖數據就可以。

    當然，這個3d軟體必須具備3d切片功能。