第414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打印可分為激光（單模）SLM、激光（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激光技術，目前主要采用SLM和LENS技術，材料都是采用粉末形式。

以目前的設備型號來看，可以制造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打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，制造效率問題。

一般來說，SLM技術的每小時制造效率為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。

以制造鋼鐵為例，鋼材的密度為7.85克/立方厘米。

也就是說，金屬3D增材的每小時制造效率，SLM技術大概是40-160克，而LENS則為80-2400克，每天24小時持續制造，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。

制造效率越高，相應地成形精度也會低許多。

所以，這項技術只適合於制造復雜程序非常高，而且批量少的結構件。

對於傳統的機械制造（如車銑刨磨鉆）而言，零件的制造成本隨復雜程度的提升指數級的增長，且與制造的批量有關系，批量小於3000件時，成本非常高。

而零件的復雜程度對增材制造的成本影響很小，增材制造過程幾乎不受零件復雜程度的影響，其成本主要決定於制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幾何復雜性的零件，增材制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、多激光束、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，增材制造生產成本會十分高昂，而工業增材制造系統也價值不菲，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制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，那麽金屬3D打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。

如果加工一個不銹鋼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。

但不管再怎麽樣便宜，成本依然比傳統制造要高。

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，搖臂鉆床所鉆出來的孔，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。

如果還采用後續加工，采用3D增材設備就沒啥意義了。

而星海集團的設備，如果采用LENS，每小時制造效率為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。