聚焦市场难点,开发性能领先、总使用成本可控的新材料 l 众远新材增材制造洞见

zhongyuanzhaowenjun_interview赵文军博士
宁波众远新材料科技有限公司董事长、总工程师

哈尔滨工业大学材料加工工程博士,曾获宁波3315系列计划、宁波青年科技创新奖、江苏省双创人才等奖项,入选浙江省创业领军人才计划,带队入选浙江省创业领军团队。赵文军博士一直致力于金属材料研发和气雾化制粉工艺的研究,同时自行主导设计研发了五种类型雾化制粉设备,发表论文8篇,SCI收录5篇,申请专利26项,授权发明专利6项,授权实用新型专利14项。

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A:众远新材长期致力于根据市场需求,帮助客户开发性能领先且总使用成本可控的新材料,在2023年,众远新材取得了多项产品和制备工艺上的技术突破,这些突破往往有多重意义。

有些突破可以帮助增材制造最终产品的使用性能提升。例如在高温合金应用上,全新的高温合金材料GH5188已经通过测试,可以在超过950℃的高温环境下使用,这一突破将对将对各类航空航天发动机的研制产生重要影响。又如众远新材研发的新一代高强铝合金,其常温抗拉强度已经超过550MPa,这将会使铝合金增材制造的可应用范围得到大幅扩展。

又如众远新材设计改良的铝合金材料ZY6061,区别于传统的6061铝合金不仅降低了材料在3D打印过程中的开裂风险,并且通过阳极氧化,可以给材料进行着色,极大地拓宽了6061的应用领域。

interview_Zhonghe_Partl铝合金3D打印应用部件

还有一些突破则帮助最终产品提高耐用性或使用寿命,从而大幅降低失效或者维护成本,例如众远新材帮助芬兰某客户研发的可以在高温纯氧环境下使用的新材料,经试制和实验后被证明可以大幅度提高最终产品的使用寿命。在压铸模具和鞋模等民用领域,众远新材也会与用户紧密配合,在材料端做出了一定贡献,为一体化压铸技术和鞋模3D打印的应用成功创造价值。

interview_Zhonghe_chartinterview_Zhonghe_chart2l铝合金使用性能及高温合金不同温度下的抗拉强度对照

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A:用户在使用众远新材提供的具有稳定优质性能的材料,能够打造出性能更加良好的3D打印部件,这些部件经全面测试后被最终用户采用,从而开拓了增材制造的全新应用。

例如某全球领先的消费电子产品零部件供应商为了实现可持续制造,降低在制造过程中的整体材料浪费,尝试利用增材制造工艺来制造其关键工序中所用的刀具。然而,在增材制造过程中,该企业面临着两难的问题,一方面目前主流的增材制造用钢在硬度上仅能勉强满足使用要求,但在长时间使用时极易磨损,导致加工缺陷;另一方面传统的高硬度钢含碳量较高,在增材制造过程中容易开裂导致废品率高。此外,该企业还面临降成本的压力,因此希望整体刀具的制造成本和效率在可控范围内。为了应对这种复杂的需求,众远新材创新开发了一款高硬度钢材,经增材制造和热处理工艺处理后其HRC硬度可以达到58,超过了客户的预期。而同时,通过工艺优化,众远新材还很好地控制了材料的制造成本,从而满足了客户的成本需求。

这一案例很好地体现了增材制造工艺与材料创新的互相促进。在过去,一款新的材料从提出需求到最终验证往往需要3~5年时间,期间涉及成分设计、冶炼、锻造坯料、加工试棒和成品试验等多个环节。而增材制造的问世简化了这些环节,从而加速了新材料的设计和验证过程。与此同时,增材制造本身也对传统材料体系提出了新的挑战,从而促进了对新材料和配套工艺开发的需求。

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A:为可持续发展作出贡献,众远新材在以下方面做出持续努力。

1、作为增材制造制造技术的重要支撑产品,粉末材料的质量和性能在很大程度上决定了增材制造最终产品的制造质量和使用质量,众远新材自成立以来就非常重视产品质量的稳定性,并持续跟踪客户的工艺稳定性,从而帮助客户在不断提升增材制造效率的同时严格控制废品率,从而减少材料和能耗的浪费。

2、增材制造技术的一类典型应用产品就是各种燃料喷嘴和控温部件,这类应用都是在提高能源利用效率,降低无效工序的能耗上具有重要意义的。针对这类应用的需求,众远新材都是以最高的优先级来协调研发资源。例如当芬兰某企业在一次会议中提出为炼钢企业开发一款能够在高温纯氧环境下工作的喷嘴类产品的需求时,众远新材仅用了三个月时间就完成了开发和材料试制,并以最快速度向该芬兰企业提供了样品进行测试。我们深知,每提前一天为客户完成交付,就能越早帮助最终用户降低能耗,从而创造价值。

interview_Zhonghe_Part2l高温合金3D打印燃油喷嘴部件剖面图

3、在自身粉末产品的制备方面,众远新材努力改良了制备工艺,有效提高了出粉率,不仅减少了原材料的浪费,还严格杜绝了工业颗粒物的排放,从而控制了对操作员工和外部环境的不利影响。

4、最近,众远新材还专门针对制备工艺中使用的惰性气体进行循环使用,力争减少惰性气体浪费并控制对排放惰性气体可能带来的环境影响。

在以上努力的基础上,众远新材也在持续关注新的技术应用,例如粉末材料的回收利用技术,众远新材将不断努力,为实现可持续制造做出努力。

知之既深,行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络, 为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析,请关注 发布的白皮书系列。


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