雷尼绍——金属3D打印独领风骚——访雷尼绍中国区快速成型制造产品经理马骏先生

本刊记者 洪玉蓉

总部位于英国的跨国公司雷尼绍（Renishaw）始终保持着不断创新的技术能力，产品应用领域不断拓展。雷尼绍不但以全球领先的计量、测量设备而知名，而且在工业级金属3D打印设备领域独领风骚！雷尼绍公司参加了2014年11月19—22日在广东现代国际展览中心举办的第16届DMP东莞国际模具、金属加工、橡塑胶及包装展。《模具工程》记者借此机会，采访了雷尼绍中国区快速成型制造产品经理马骏先生，他为我们详细介绍了此次展会雷尼绍带来的3D打印最新产品信息，特别是雷尼绍3D打印技术服务等诸多问题谈了自己的见解。

《模具工程》：马经理，您好，非常感谢您能在此次展会上接受我们的采访，请详细介绍一下雷尼绍此次带来的有关3D打印方面的最新产品？

马经理：好的。雷尼绍是英国唯一的激光熔融金属快速成型系统（用于“打印”金属部件）制造商。AM250增材制造（即3D打印）是雷尼绍公司早在十年前就运用的技术，时至今日，AM250仍然被广泛用于致密金属零部件的增材制造。其主要应用范围包括：定制牙科和医疗植入物、轻质的航空航天和赛车汽车零部件、高效的热交换器、带共形随行冷却通道的注塑成型模具嵌片刀片等。并且公司已经携带其新的基于AM250的PlusPac升级版亮相了刚在英国召开的TCT Show+Personalize展会，在展会上再次掀起一阵旋风！我们这次东莞的展会上的产品是也是AM250。

《模具工程》：刚刚您也有提到最新的AM250的PlusPac升级版，能否给我们透露一点最新的讯息呢？

马经理：在这里我简单介绍一下。该PlusPac升级版不仅可以作为新机器的升级选项，增强现有设备的功能升级，也可以改造现有的机器。PlusPac升级版主要用于需要“更快”的处理速度和“更清洁”的工艺环境的系统。这里的“更快”主要来自其控制AM250光学功能的新的光学控制软件（OCS）。该软件提供了一系列的功能，包括：提升构建速度、提高精确度、更严格的控制、提高重复性再现性、校准和机器设置方面的改进；而“更清洁”主要是指其气刀透镜窗口保护系统。高容量的气体过滤系统，有助于保持环境清洁，可以减少过滤器的更换次数。

《模具工程》：工业级金属3D打印的精度、速度以及材料都是大家比较关心的问题，这也是一个技术难题，请谈一谈您在这方面的观点。

马经理：大家都知道现在增材制造不管是金属的还是塑料的都是一个新兴的行业，塑料的技术大概是上个世纪八80年代末出现，有20多年的历史，金属的大概是2003年，到现在也就11年左右。金属增材制造成型部件跟传统的机床加工在精度上还是有一定的差距的，毕竟机床相对来说比较成熟，是一个很大规模商业化的技术，它的精度基本上是微米级，但是金属增材制造技术是另外一种通过激光或者电子束加工的金属叠加的一种工艺，它的特点不是在于成形的精度，而在于它可以成型复杂的流道、异形的结构、网孔、内部的管道系统等像铸造或者机加等传统工艺不容易实现的一些结构，或者是传统工艺成形需要花费几个星期、几个月的时间，这样的加工成本很高、周期很长，金属增材制造工艺的精度虽然达不到微米级，但是它对极其复杂和小批量定制化生产的金属产品成形加工时间只要几小时或者一天、几天，它的成形精度大概处于0.4级，大概在0.02～0.05毫米之间。成形的速度是由很多因素决定的，像激光的功率，成形的功率越大速度就越高，另外就是铺粉的厚度，因为它是层层铺粉，粉层越厚成形产品的表面光洁度可能会缺失，但是速度会提高，还有粉末颗粒大小，控制软件等等都是决定成形速度的关键因素。

《模具工程》：能否举一个例子来说明雷尼绍金属3D打印的具体应用呢？

马经理：可以，我这里正好有一个很好的例子来说明雷尼绍金属3D打印的应用。

雷尼绍与英国领先的自行车设计和制造公司Empire Cycles联袂制造出了世界上首款3D打印金属自行车架。这个信息连业内许多人都不知道。EmpireCycles公司针对快速成型制造技术设计出山地自行车，制作经拓扑优化的钛材质车架；新车架坚固、轻巧，重量比原来减轻了33%。

自行车架采用钛合金材料，分成若干部分利用快速成型制造工艺加工，然后拼接组装而成， 因此具有以下诸多优点：

首先是设计自由——快速迭代；可在最终生产之前灵活改进和完善设计；能够制造经拓扑优化产生的形状（参见下文）；充分根据客户要求量身定制，使得单件生产像成批生产一样简单方便。

其二是构造方面——复杂形状具有多种内部增强特征；空心结构；细节特征构建功能，例如铭刻骑手姓名。

第三是高性能钛合金材料——座管支架比铝合金轻44%；极其坚固 — 经测试达到EN 14766标准； 抗腐蚀、经久耐用。

要补充说明的一点是：Empire Cycles位于英格兰西北部，是英国一家独具特色的自行车设计和制造公司。该公司积极致力于使用精湛的英国工程技术开发和制造高端产品，为全球山地自行车和高山速降自行车提供创新设计。雷尼绍和Empire Cycles携手合作，针对快速成型制造工艺的特点优化自行车设计，减少了许多原本需要多余结构来支撑的朝下表面。

《模具工程》：马经理，请问这个自行车它的强度如何？是中看不中用的“花瓶”还是确能“上山下乡”的代步工具呢？

利用雷尼绍激光熔融金属快速成型制造工艺加工的钛合金，具有超过900MPa的高极限抗拉强度 (UTS)和几近完美的大于99.7%的密度；这种工艺优于铸造，由于孔隙小，数量少，呈球型状，因此对强度几乎没有影响。

该项目的目的是生产一种功能型自行车，因此采用山地自行车标准EN14766对座管支架进行了测试，结果证明其可承受50000次1200N的应力。在接下来的测试中，逐渐加大应力，当使用的应力达到该标准的6倍时，座管支架仍完好无损。

对自行车架的测试将继续进行。一方面，在英国Bureau Veritas的实验室进行测试；另一方面，与斯旺西大学(Swansea University) 合作，利用便携式传感器完成山地实测。

说实在话，雷尼绍最初只同意优化和制造座管支架，但是当座管支架成功制造出来后，制造完整车架也就变成了顺理成章的事情。Chris根据雷尼绍应用团队的优化型指导更新了设计，将整个车架分成若干部分，以便充分利用AM250系统的300mm成型高度。

Empire Cycles的重大收获，便是这一制造方法给产品带来的诸多性能优点。更新后的设计不仅具有摩托车和汽车所使用的压制钢“无骨架”结构的所有优点，而且无需投资购买让小型制造商望而却步的昂贵模具。

最后，Empire Cycles总裁Chris Williams在经过一番调查后得出了这样的结论：“虽然现在市面上有重量更轻的碳纤维自行车，但碳纤维自行车的耐用性比不上金属自行车，碳纤维自行车很适合公路使用，但在山路上骑行，它的车架有可能损坏。而我们的金属自行车有额外加固，可确保万无一失。”

还有一点很有趣，在接触雷尼绍之前，总裁Chris Williams就已经为他最新设计的自行车制作了全尺寸3D打印复制品，因此他十分清楚自己想要什么。用户的口碑是最好的广告。这个例子可以很好的消除许多人自行车的“花瓶”之忧，也让更多的人“上山下乡”之旅更开心更畅快！

总之，雷尼绍在金属3D打印设备这一领域，客户的经典应用案例说明了一切！

《模具工程》：3D打印这两三年在中国成为了热门话题，您认为中国目前的市场情况怎么样，将来会有怎样的发展趋势？

马经理：从我个人的观点来讲，塑料的桌面机更偏向于那些社会发烧友，一些要求低的产品，当然塑料工艺中也有一些激光烧结、激光固化和喷射的高端技术，部分价格也不低,也有工业级和消费级之分，但是金属的3D打印工艺主要是面对航空航天、汽车、模具、医疗等高要求的工业领域，基本是以工业级产品为主。市场需求的话，除了媒体最近两三年大量的报道以外，本身这个行业包括塑料和金属每一年都以一个不低的增长率在增长，当然经过媒体的普及，大家的认知，越来越多的人关注于细节的技术和具体的应用，这个也会对增长率起到很大的促进作用。

《模具工程》：中国一些3D打印科研机构的技术走在世界前沿，现在各地政府也在努力推动其产业化，许多新的企业涌现，请问在这样的环境下，雷尼绍会不会面临竞争的压力，又该如何面对？

马经理：首先作为中国人，我很高兴看到我们本土的企业也在做这一方面的研究和推广，雷尼绍的激光熔融增材制造技术主要面对高要求的工业领域，可能看起来我们在中国市场是近两年才涉足，但实际上雷尼绍的AMPD部门在十几年前就开始准备了，包括工艺的升级、材料参数的优化、新材料不断地开发等，我们对未来已经有了很多储备，所以面对国内同类的友商的进入，雷尼绍是抱着一个比较开放的态度，我们很欢迎看到国内的企业和我们进行良性的竞争，当然我们雷尼绍更有信心通过研发的投入、新产品的开发、工艺的优化不断保持在全球包括中国市场在技术上面领先的优势和核心的竞争力。

《模具工程》：增材制造技术在全球范围内发展非常迅速，您认为，增材制造的兴起会给目前的制造业带来什么影响？

马经理：目前的话，不管是塑料还是金属的3D打印技术其实都是对现有工艺或现在加工方式的一种补充和优化，目前3D打印想要对传统加工工艺进行替代性的发展的话，它在技术上还有很大的改进空间。从塑料的工艺来讲，和注塑工艺相比，它的强度和耐用性等方面还有差距，从金属加工工艺来说，它的机械性和强度是不错的，介于铸造和锻造之间，但是它的加工精度和加工速度就需要这些技术人员和厂商不断加大力度改进，这样子的话才有可能在未来逐步地替代传统工艺，但目前来看我觉得还不太现实，综合考虑它加工的速度、精度、成本各个因素，它目前的定义还是对现有工艺的一个补充和优化是比较恰当的。

《模具工程》：作为一家誉满全球的企业，请您谈谈雷尼绍有怎样独特的经营理念和经营策略？

马经理：Renishaw(雷尼绍)公司的创始人是David McMurtry先生，在40多年前创建这家公司至今，在欧洲、美国、亚太等地区都在不断地增长。雷尼绍坚持的理念是，首先，我们所有的产品都是自己发明和制造的，拥有我们自己核心的专利技术。其次，我们所有的产品都是在我们自己的严格要求的生产线上出来的。第三点，我们所有的产品卖出去以后在客户线上装机只是一个开始，不是一个结束，我们始终坚持和本地化的专业技术服务和快速响应。

后记：在3D打印不断发展的今天，雷尼绍携最新技术必将刮起又一阵旋风。3D打印行业作为我国战略性新兴产业，一直处于高速发展阶段，就目前来看，正是培育和发展的关键阶段。稳健发展，安全增长以及技术创新和政策引导都是不可缺少的推动推动因素，我们期望在不久的将来，3D打印将在商业应用上大放异彩。马经理表示，希望与《模具工程》有更加长久的合作！