等離子弧絲材增材制造（WPAAM）技術(shù)，由等離子弧作為熱源，絲材為原材料，成形零件經(jīng)路徑軟件分層得到的成形路徑，在金屬基板上形成移動的熔池，將外部填充的金屬絲材熔化而成的金屬熔滴，不斷的送入熔池，通過在成型路徑上逐點逐道逐層累積金屬材料，實現(xiàn)零件的快速高效高性能成形。

通過這項技術(shù)制造的產(chǎn)品質(zhì)量可與鍛件相媲美，可快速制備出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件、承力件、大型件，與傳統(tǒng)制造工藝相比，不但效率高，縮短近75%的加工時間；而且針對材料利用率低于15%的鍛件加工部件，降低近30-80%的成本，適合軍工、航空航天、石油化工等行業(yè)零部件的制造。

西安優(yōu)弧智熔增材制造有限公司成功研制出了等離子弧絲材增材制造設(shè)備，突破我國增材制造技術(shù)瓶頸，填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白。關(guān)于這項新技術(shù)，我們對此知之甚少，它到底有什么特別之處？處于什么樣的發(fā)展階段？又有哪些需要突破的瓶頸？

西安優(yōu)弧智熔總經(jīng)理：熊嘉鋒

帶著這一系列的問題，我們有機(jī)會在2022 TCT亞洲展的現(xiàn)場與優(yōu)弧智熔總經(jīng)理熊嘉鋒先生進(jìn)行交流，以下是我們此次訪談的內(nèi)容。

資源庫：能不能介紹一下您自己以及優(yōu)弧智熔？

熊嘉鋒：我叫熊嘉峰，來自陜西西安，專業(yè)從事電弧增材制造有10余年，目前主要從事等離子增材制造的研究與應(yīng)用。優(yōu)弧智熔成立于2018年，是一家專門為等離子增材制造而成立的公司。目前公司具有20余項專利，員工50余人，可提供等離子絲材增材制造設(shè)備與服務(wù)、自動化智能化焊接設(shè)備與服務(wù)。

資源庫：TCT亞洲展上優(yōu)弧智熔帶來了什么產(chǎn)品？

熊嘉鋒：我們這次展示的是自主研發(fā)的WPAAM501等離子絲增材制造設(shè)備，成型尺寸是500*500*500mm，可打印材料包含：鈦合金、高溫合金、鋁合金、鎂合金和鋼等。此外，我們還有一臺更大的設(shè)備PWAAM1501，可以打印1500*1500*1000mm范圍內(nèi)部件。

截至目前，該項技術(shù)得到了西北有色金屬研究院、中國電子科技集團(tuán)公司第二十所、中廣核、西安交通大學(xué)、西安理工大學(xué)、火箭軍工程大學(xué)、西安科技大學(xué)、新鄉(xiāng)學(xué)院等眾多企業(yè)和高校的高度認(rèn)可與支持。

此外，我們還有一些展品，比如整體重量達(dá)26公斤的鈦合金部件，它的打印時間可能不到一天能夠打印完成，所以在這個件上它具有高效率、低成本、高性能的一個特點。

資源庫：等離子絲材增材制造技術(shù)的發(fā)展目前處于什么階段？

熊嘉鋒：等離子絲材焊接已有50余年的發(fā)展，等離子絲材增材制造是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在國外典型的代表公司是挪威鈦，在2019年已通過FAA認(rèn)證，已實現(xiàn)對波音、空客批量供應(yīng)零部件。

國內(nèi)代表公司是西安優(yōu)弧智熔，我們的核心技術(shù)是萬向旋轉(zhuǎn)送絲機(jī)構(gòu)和高度跟蹤系統(tǒng)，在技術(shù)上與挪威鈦有異曲同工之妙；在工程應(yīng)用上，我們的等離子絲材打印的部分部件已成功應(yīng)用于商業(yè)航天，但是整體僅處于認(rèn)證階段，需要高校、研究所等更多的機(jī)構(gòu)共同推進(jìn)等離子絲材增材制造的發(fā)展與應(yīng)用。

資源庫：從技術(shù)角度來看，優(yōu)弧智熔解決了什么難點問題？

熊嘉鋒：等離子絲材增材制造的第一難點是側(cè)向送絲，它難以在打印過程中實現(xiàn)各向同性。我們發(fā)明了萬向旋轉(zhuǎn)送絲機(jī)構(gòu)，使得送絲方向隨著打印前進(jìn)方向的變化而變化。

第二大難點是打印過程中熱量引起高度的變形，等離子絲材打印的有效距離是5±1mm，過高或過低都會影響打印質(zhì)量。我們研發(fā)了打印高度跟蹤系統(tǒng)，打印過程中隨著高度的變化而變化，不會發(fā)生類似撞槍或者是打印高度落差過大等等現(xiàn)象，可實時保證打印有效距離在5mm。

第三大痛點是工藝，影響等離子打印的參數(shù)有20多個，包括：電流、電壓、打印高度、送絲速度、打印速度、保護(hù)氣體流量、等離子氣流量、層高、層寬、層間溫度、氣氛氧含量等。調(diào)試20余個參數(shù)共同為一個目的服務(wù)，工作量非常大，解決這一問題只有依靠基礎(chǔ)理論和不斷地反復(fù)測試。

第四大痛點是整套設(shè)備的集成，不僅要解決大量的PLC編程，而且多設(shè)備之間的邏輯，需要付出極大的努力實現(xiàn)設(shè)備的自動化。在我們的團(tuán)隊里面有電氣專家，軟件專家，我們通過工藝去指導(dǎo)機(jī)械電氣工業(yè)，完成了設(shè)備的整體集成。

目前，我們解決了這4個難點問題，成功實現(xiàn)了等離子增材制造從實驗室到產(chǎn)品級的突破。

資源庫：能不能分享一些典型的應(yīng)用案例？

熊嘉鋒：從行業(yè)上來講，此前我們做過一個球形氣瓶，已經(jīng)成功應(yīng)用于商業(yè)航天；打印的一些包括高溫合金、鈦合金的部件也已經(jīng)應(yīng)用于高超無人機(jī)行業(yè)；另外，目前還有一些民用行業(yè)的復(fù)雜零部件也使用了這項技術(shù)。

通過等離子增材制造可以節(jié)約成本，提高整體的研發(fā)效率，目前在這3個行業(yè)都已經(jīng)有成功的典型應(yīng)用。此外，中國航空航天的相關(guān)部門也采購了我們的設(shè)備，進(jìn)行性能的測試，并準(zhǔn)備把它投入實際的應(yīng)用當(dāng)中。

資源庫：現(xiàn)階段需要突破的瓶頸是什么，有哪些問題需要解決？

熊嘉鋒：目前來講，因為等離子增材制造在中國的發(fā)展仍處于星星之火階段，還有許多需要解決的痛點和問題，我把它總結(jié)成以下幾個方向。

第一個是性能的認(rèn)證。一個產(chǎn)品要應(yīng)用，首先它的性能要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)才行，是否達(dá)標(biāo)，這個需要靠數(shù)據(jù)來說話。目前需要解決的是進(jìn)行不斷地性能測試，獲得大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，包括從拉伸鏡像到疲勞蠕變等等。

第二個是要提高效率。根據(jù)國外的報道，美國挪威鈦等離子增材制造的速度效率可以達(dá)到8Kg/h，目前我們只能達(dá)到2Kg/h，因此在效率上我們還有極大的發(fā)展空間。

第三個是行業(yè)的認(rèn)可。等離子增材制造到底行不行，好不好，需要得到社會的認(rèn)可，得到各行業(yè)專家的認(rèn)可，這個事情才有進(jìn)一步發(fā)展空間。在國外等離子增材制造已經(jīng)應(yīng)用于波音、空客、洛克希德馬丁公司等一些零部件上。但是在國內(nèi)我們的應(yīng)用才剛剛開始，所以這個應(yīng)用得到認(rèn)可，那就需要有標(biāo)準(zhǔn)，有數(shù)據(jù)。

資源庫：公司下一步將如何走，接下來的目標(biāo)是什么？

熊嘉鋒：我們團(tuán)隊對于等離子增材制造的研究已經(jīng)有七、八年的時間，但是還有很多問題需要解決，接下來我們主要還是將時間用于設(shè)備的迭代升級上。

首先是，設(shè)備的穩(wěn)定性。設(shè)備要能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵開機(jī)，產(chǎn)品就能夠打印成功。然后是，性能的穩(wěn)定性。在整個打印過程中，從開始到結(jié)束，它的性能是穩(wěn)定一致的。

接下來是，實現(xiàn)設(shè)備智能化。未來的制造一定是一個智能化的過程，在打印過程中機(jī)器能夠根據(jù)參數(shù)或者已成型狀況的變化，自動的去調(diào)節(jié)參數(shù)，達(dá)到一個性能穩(wěn)定，效率穩(wěn)定的一個過程。

最后一個目標(biāo)是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多樣性與穩(wěn)定性。不管是從我們測試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到最后的疲勞蠕變數(shù)據(jù)，它能夠得到行業(yè)的認(rèn)可，能夠形成一個行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，這個也是我們的大方向。

2022年7月，優(yōu)弧智熔宣布利用等離子弧絲材增材制造技術(shù)，成功制備出大尺寸高強(qiáng)度鎂合金（AZ91,Al含量9%，Zn含量1%）零部件，其內(nèi)部組織致密，無氣孔、未熔合等冶金缺陷，實現(xiàn)了通過3D打印技術(shù)加工鎂合金的先列。

隨著輕量化大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件應(yīng)用需求的復(fù)雜程度和需求量的逐步提升，用戶端對于增材制造技術(shù)和工藝的要求也越來越高，高效率、低成本、高品質(zhì)的等離子弧增材制造將越來越廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。

現(xiàn)在，留給優(yōu)弧智熔的只是需要一個數(shù)據(jù)證明，這項工藝是沒問題的，通過了數(shù)據(jù)的沉淀與行業(yè)的認(rèn)可，等離子增材制造將成為3D打印領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)。

等離子弧絲材增材制造（WPAAM）技術(shù)，由等離子弧作為熱源，絲材為原材料，成形零件經(jīng)路徑軟件分層得到的成形路徑，在金屬基板上形成移動的熔池，將外部填充的金屬絲材熔化而成的金屬熔滴，不斷的送入熔池，通過在成型路徑上逐點逐道逐層累積金屬材料，實現(xiàn)零件的快速高效高性能成形。

通過這項技術(shù)制造的產(chǎn)品質(zhì)量可與鍛件相媲美，可快速制備出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件、承力件、大型件，與傳統(tǒng)制造工藝相比，不但效率高，縮短近75%的加工時間；而且針對材料利用率低于15%的鍛件加工部件，降低近30-80%的成本，適合軍工、航空航天、石油化工等行業(yè)零部件的制造。

西安優(yōu)弧智熔增材制造有限公司成功研制出了等離子弧絲材增材制造設(shè)備，突破我國增材制造技術(shù)瓶頸，填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白。關(guān)于這項新技術(shù)，我們對此知之甚少，它到底有什么特別之處？處于什么樣的發(fā)展階段？又有哪些需要突破的瓶頸？

西安優(yōu)弧智熔總經(jīng)理：熊嘉鋒

帶著這一系列的問題，我們有機(jī)會在2022 TCT亞洲展的現(xiàn)場與優(yōu)弧智熔總經(jīng)理熊嘉鋒先生進(jìn)行交流，以下是我們此次訪談的內(nèi)容。

資源庫：能不能介紹一下您自己以及優(yōu)弧智熔？

熊嘉鋒：我叫熊嘉峰，來自陜西西安，專業(yè)從事電弧增材制造有10余年，目前主要從事等離子增材制造的研究與應(yīng)用。優(yōu)弧智熔成立于2018年，是一家專門為等離子增材制造而成立的公司。目前公司具有20余項專利，員工50余人，可提供等離子絲材增材制造設(shè)備與服務(wù)、自動化智能化焊接設(shè)備與服務(wù)。

資源庫：TCT亞洲展上優(yōu)弧智熔帶來了什么產(chǎn)品？

熊嘉鋒：我們這次展示的是自主研發(fā)的WPAAM501等離子絲增材制造設(shè)備，成型尺寸是500*500*500mm，可打印材料包含：鈦合金、高溫合金、鋁合金、鎂合金和鋼等。此外，我們還有一臺更大的設(shè)備PWAAM1501，可以打印1500*1500*1000mm范圍內(nèi)部件。

截至目前，該項技術(shù)得到了西北有色金屬研究院、中國電子科技集團(tuán)公司第二十所、中廣核、西安交通大學(xué)、西安理工大學(xué)、火箭軍工程大學(xué)、西安科技大學(xué)、新鄉(xiāng)學(xué)院等眾多企業(yè)和高校的高度認(rèn)可與支持。

此外，我們還有一些展品，比如整體重量達(dá)26公斤的鈦合金部件，它的打印時間可能不到一天能夠打印完成，所以在這個件上它具有高效率、低成本、高性能的一個特點。

資源庫：等離子絲材增材制造技術(shù)的發(fā)展目前處于什么階段？

熊嘉鋒：等離子絲材焊接已有50余年的發(fā)展，等離子絲材增材制造是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在國外典型的代表公司是挪威鈦，在2019年已通過FAA認(rèn)證，已實現(xiàn)對波音、空客批量供應(yīng)零部件。

國內(nèi)代表公司是西安優(yōu)弧智熔，我們的核心技術(shù)是萬向旋轉(zhuǎn)送絲機(jī)構(gòu)和高度跟蹤系統(tǒng)，在技術(shù)上與挪威鈦有異曲同工之妙；在工程應(yīng)用上，我們的等離子絲材打印的部分部件已成功應(yīng)用于商業(yè)航天，但是整體僅處于認(rèn)證階段，需要高校、研究所等更多的機(jī)構(gòu)共同推進(jìn)等離子絲材增材制造的發(fā)展與應(yīng)用。

資源庫：從技術(shù)角度來看，優(yōu)弧智熔解決了什么難點問題？

熊嘉鋒：等離子絲材增材制造的第一難點是側(cè)向送絲，它難以在打印過程中實現(xiàn)各向同性。我們發(fā)明了萬向旋轉(zhuǎn)送絲機(jī)構(gòu)，使得送絲方向隨著打印前進(jìn)方向的變化而變化。

第二大難點是打印過程中熱量引起高度的變形，等離子絲材打印的有效距離是5±1mm，過高或過低都會影響打印質(zhì)量。我們研發(fā)了打印高度跟蹤系統(tǒng)，打印過程中隨著高度的變化而變化，不會發(fā)生類似撞槍或者是打印高度落差過大等等現(xiàn)象，可實時保證打印有效距離在5mm。

第三大痛點是工藝，影響等離子打印的參數(shù)有20多個，包括：電流、電壓、打印高度、送絲速度、打印速度、保護(hù)氣體流量、等離子氣流量、層高、層寬、層間溫度、氣氛氧含量等。調(diào)試20余個參數(shù)共同為一個目的服務(wù)，工作量非常大，解決這一問題只有依靠基礎(chǔ)理論和不斷地反復(fù)測試。

第四大痛點是整套設(shè)備的集成，不僅要解決大量的PLC編程，而且多設(shè)備之間的邏輯，需要付出極大的努力實現(xiàn)設(shè)備的自動化。在我們的團(tuán)隊里面有電氣專家，軟件專家，我們通過工藝去指導(dǎo)機(jī)械電氣工業(yè)，完成了設(shè)備的整體集成。

目前，我們解決了這4個難點問題，成功實現(xiàn)了等離子增材制造從實驗室到產(chǎn)品級的突破。

資源庫：能不能分享一些典型的應(yīng)用案例？

熊嘉鋒：從行業(yè)上來講，此前我們做過一個球形氣瓶，已經(jīng)成功應(yīng)用于商業(yè)航天；打印的一些包括高溫合金、鈦合金的部件也已經(jīng)應(yīng)用于高超無人機(jī)行業(yè)；另外，目前還有一些民用行業(yè)的復(fù)雜零部件也使用了這項技術(shù)。

通過等離子增材制造可以節(jié)約成本，提高整體的研發(fā)效率，目前在這3個行業(yè)都已經(jīng)有成功的典型應(yīng)用。此外，中國航空航天的相關(guān)部門也采購了我們的設(shè)備，進(jìn)行性能的測試，并準(zhǔn)備把它投入實際的應(yīng)用當(dāng)中。

資源庫：現(xiàn)階段需要突破的瓶頸是什么，有哪些問題需要解決？

熊嘉鋒：目前來講，因為等離子增材制造在中國的發(fā)展仍處于星星之火階段，還有許多需要解決的痛點和問題，我把它總結(jié)成以下幾個方向。

第一個是性能的認(rèn)證。一個產(chǎn)品要應(yīng)用，首先它的性能要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)才行，是否達(dá)標(biāo)，這個需要靠數(shù)據(jù)來說話。目前需要解決的是進(jìn)行不斷地性能測試，獲得大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，包括從拉伸鏡像到疲勞蠕變等等。

第二個是要提高效率。根據(jù)國外的報道，美國挪威鈦等離子增材制造的速度效率可以達(dá)到8Kg/h，目前我們只能達(dá)到2Kg/h，因此在效率上我們還有極大的發(fā)展空間。

第三個是行業(yè)的認(rèn)可。等離子增材制造到底行不行，好不好，需要得到社會的認(rèn)可，得到各行業(yè)專家的認(rèn)可，這個事情才有進(jìn)一步發(fā)展空間。在國外等離子增材制造已經(jīng)應(yīng)用于波音、空客、洛克希德馬丁公司等一些零部件上。但是在國內(nèi)我們的應(yīng)用才剛剛開始，所以這個應(yīng)用得到認(rèn)可，那就需要有標(biāo)準(zhǔn)，有數(shù)據(jù)。

資源庫：公司下一步將如何走，接下來的目標(biāo)是什么？

熊嘉鋒：我們團(tuán)隊對于等離子增材制造的研究已經(jīng)有七、八年的時間，但是還有很多問題需要解決，接下來我們主要還是將時間用于設(shè)備的迭代升級上。

首先是，設(shè)備的穩(wěn)定性。設(shè)備要能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵開機(jī)，產(chǎn)品就能夠打印成功。然后是，性能的穩(wěn)定性。在整個打印過程中，從開始到結(jié)束，它的性能是穩(wěn)定一致的。

接下來是，實現(xiàn)設(shè)備智能化。未來的制造一定是一個智能化的過程，在打印過程中機(jī)器能夠根據(jù)參數(shù)或者已成型狀況的變化，自動的去調(diào)節(jié)參數(shù)，達(dá)到一個性能穩(wěn)定，效率穩(wěn)定的一個過程。

最后一個目標(biāo)是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多樣性與穩(wěn)定性。不管是從我們測試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到最后的疲勞蠕變數(shù)據(jù)，它能夠得到行業(yè)的認(rèn)可，能夠形成一個行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，這個也是我們的大方向。

2022年7月，優(yōu)弧智熔宣布利用等離子弧絲材增材制造技術(shù)，成功制備出大尺寸高強(qiáng)度鎂合金（AZ91,Al含量9%，Zn含量1%）零部件，其內(nèi)部組織致密，無氣孔、未熔合等冶金缺陷，實現(xiàn)了通過3D打印技術(shù)加工鎂合金的先列。

隨著輕量化大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件應(yīng)用需求的復(fù)雜程度和需求量的逐步提升，用戶端對于增材制造技術(shù)和工藝的要求也越來越高，高效率、低成本、高品質(zhì)的等離子弧增材制造將越來越廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。

現(xiàn)在，留給優(yōu)弧智熔的只是需要一個數(shù)據(jù)證明，這項工藝是沒問題的，通過了數(shù)據(jù)的沉淀與行業(yè)的認(rèn)可，等離子增材制造將成為3D打印領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)。