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金属3D打印——数字化绿色智能制造技术
近年来，国家大力发展循环经济，推进资源节约集约利用。2021年7月，国家发展改革委印发了《“十四五”循环经济发展规划》，部署了城市废旧物资循环利用体系建设等五大重点工程和再制造产业高质量发展等六大重点行动。开展再制造的科学研究和工程化应用，对保障国家资源安全，助力实现碳达峰、碳中和，促进生态文明建设具有重要意义。目前再制造已经在钢铁、核电、煤矿、汽车、航空、模具等领域有比较广泛的应用。
让废旧产品通过数字化技术手段进行修复和改造，重新恢复原有价值，这就是再制造过程。这个再制造过程，一般可以节能60%以上，节约材料70%以上，节约成本50%以上，而某些再制造的产品的性能甚至可以超过原型新品，不但有很好的经济性，也更加便捷高效，尤其是对于前期进口或者已经停产的产品，再制造基本是唯一的解决手段，而金属3D打印再制造则是目前最前沿的技术之一。
连接激光3D打印设备，就能直接打印金属部件，不仅可以让废旧部件“重获新生”，还能提升性能、延长寿命。这不是科幻电影，而是我们身边正在发生的制造业技术革命。
宝钢股份中央研究院于2020年向天津镭明激光科技有限公司（简称镭明激光）购买了一台激光近净成形设备LiM-S0402，中央研究院吴琼博士说：“当时在策划一项研究课题，针对厂区里一些关键设备在使用过程中因为磨损、开裂等原因导致其功能丧失的问题，琢磨通过什么方法能将其修复从而恢复原有功能，减少损失。为了解决这个问题，做了一系列调研，对比了堆焊、喷涂、等离子修复等各类技术手段，综合下来选择了激光3D打印方案，并通过招标采购了镭明激光的近净成形设备LiM-S0402。”
吴博士介绍道：“首先，激光3D打印在能量、形状方面可控性比较好；其次，激光3D打印可选择的材料范围比较广；第三，激光3D打印设备的操作和维护也比较方便。激光3D打印在钢铁应用场景上有大量需求，未来有很多的研发工作需要借助于这种技术。我们在实验室更多的是用它来做设计和模拟试验，一是用来探索材料，研究运用什么材料去做修复或做强化。二是用来探索工艺，为做大生产实物修复积累参考工艺。目前我们应用该设备形成了多个现场问题的解决方案，并且把方案应用于大生产中。”
零件修理过程中重新开模制造成本较高，且不需要批量生产，因此3D打印为产品修理提供了新的思路。首先通过测绘，建立该零件的三维模型图，然后通过切片处理，设计好打印路径，并存储为3D打印机能够直接读取并使用的文件，将该文件装入至打印机，同时装入3D打印材料，调试打印平台，设定打印参数，最后完成零件的增材加工过程。 利用先进的金属3D打印增材制造装备，可根据被处理工件的使用工况、材料特点及生产技术要求，选择最合适的处理技术，提高金属表面耐磨、耐蚀、抗氧化与热腐蚀性能，修复金属材料表面服役损伤及制造缺陷，实现难熔、难焊、易变形的金属构件的可靠连接。
镭明激光公司员工超过200人，其中技术研发团队50余人，主要来自于国际知名增材制造设备企业及多所相关领域的重点高校。团队成员50%以上拥有10年以上的产品研发和精益制造管理经验。公司拥有核心技术专利70余项，获得国家高新技术等多种荣誉资质。
据吴博士回忆，“镭明激光对我们的项目很重视，在前期沟通中，项目负责人跟我们进行了多轮沟通，就民用级的冶金行业市场、3D打印再制造技术等彼此交换了不少意见，从硬件的安装调试，到软件的操作演示，镭明激光都对我们做出了专业耐心的指导。经过这个过程，我们的团队加深了对这个设备的认知度，同时也被镭明激光真诚的服务态度所打动，双方建立了良好的合作基础。”
与传统制造方式相比， 3D打印技术不受传统工艺和制造资源的制约，大幅降低了研制成本，缩短了研发周期，还突破了传统制造工艺对于复杂形状的限制，它带来的是生产加工观念的革命性转变，对推动设备再制造领域起到了重要作用。未来，镭明激光还将致力于扩大激光3D打印再制造技术的外延，推动3D打印在工业领域更加广泛的应用。
