3d打印金属钛是如何实现的（国产3D打印用钛合金和高温合金粉末的崛起）

在“十二五”期间，中国正在不断推动新飞机和新航空发动机的发展。几位材料专家和航空设计院的设计师认识到，高端钛合金和高温合金材料是航空工业的命脉，钛合金和高温合金球形粉末将是金属3D打印的战略关键材料。

经过充分调研和深思熟虑，他们为中国高端金属球形粉末材料国产化规划了一条全新的技术路线：3354。采用超高速等离子体旋转电极离心雾化技术制备了高质量的金属球形粉末。

这些专家包括中国工程院院士张平祥，Xi ——董事长安欧众材料科技有限公司(欧中科技简称)。张平祥院士为人低调，他领导的欧中科技也是如此。

中欧科技企业规划图

作为西北有色金属研究总院(集团)旗下专业生产钛合金、高温合金、特殊钢等金属球形粉末及粉末冶金零件的高新技术企业，欧中科技建立了国内首条超高速(30000rpm)等离子旋转电极雾化(SS-PREP)金属球形粉末工业化生产线。到2020年6月，已有超过100个品牌的金属粉末产品被开发并应用于航空航天、3D打印和生物领域。

值得一提的是，Eurotech虽然在2013年注册成立，但其生产设备直到2016年才基本到位，2017年才正式投产。2019年，企业营收突破5000万元，连续两年翻番。从前三个季度看，2020年将继续高速增长。虽然目前年产值不大，但在投资人眼里，欧洲和中国的科技发展潜力很大，在选择合作伙伴上非常挑剔。

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3D打印用国产钛合金和高温合金粉末的崛起

随着航空航天和增材制造技术的发展，近20年来我国钛合金材料的发展取得了长足的进步。

相关数据显示，目前在国内钛合金材料市场上，能够量产航天级高端钛合金材料的企业主要有西部超导、宝钛、西部材料、陕西天成、湖南金田等企业；能生产低端钛合金材料的企业在中国钛谷陕西宝鸡——号。

纵观钛行业，不难发现，用于中低端的钛材料产能已经过剩，而高端钛材料基本可以满足中国的需求美国航天领域。

"特别是“十二五”以后，国产钛材的标准指标有了很大的提升。不管是美系还是俄系的钛合金，进口一公斤都没问题！各种成分和性能要求的钛合金材料国内都能生产，但高端钛材国内成本略高。"Eurotech副总经理赖云金博士告诉《大国之材》。

提到国内的高端钛合金材料，赖云金开玩笑地说，人们常说高端材料伸出脖子，但这在钛合金材料领域是不存在的。

自20世纪90年代以来，增材制造(3D打印)技术因其与传统制造技术的巨大差异而成为工业领域的研究热点。难加工的钛合金和高温合金材料也广泛用于打印航空航天领域的复杂结构件。

虽然能做钛合金和高温合金材料的公司不计其数，但能稳定生产高端钛合金和高温合金粉末用于3D打印的公司却很少，Eurotech就是其中之一。

多年来，由于我国钛合金和高温合金球形粉末制备技术落后，3D打印尤其是SLM所需的大量钛合金和高温合金细粉依赖进口，严重制约了我国增材制造(3D打印)技术和产业的发展。

Eurotech成立之初，针对——钛合金和高温合金，wh

在张平祥院士的严格要求下，欧中科技的钛合金、高温合金等高端金属粉末材料成为航天应用的高起点。此后，这家企业更加坚持不懈地追求用于增材制造和粉末冶金的高质量钛合金和高温合金。

赖云金介绍，EU-中国科技采用SS-PREP技术生产的超细钛合金及高温合金球形粉末纯度高，球形度好，基本无空心粉和卫星粉，流动性好，堆密度和振实密度高。目前，已有20多个品种的粉末产品成功应用于打印航空航天领域不同类型和复杂程度的钛合金和高温合金增材制造关键零部件，并在多个关键型号上安装应用。

通过引进、消化、吸收和再创新建立了国内首条超高速等离子旋转电极雾化(SS-PREP)金属球形粉末工业化生产线和国内首条超高速PREP+HIP (SS-PREP disk)高温合金粉末盘短流程生产线。

凭借优秀的钛合金、高温合金等金属粉末制备技术，丰富的产品类型和定制化服务，该企业已成功成为航天科工、航天科工、中国航发、航空工业、铂涛、飞康、西北工业大学、Xi 安交大、中科院金属所等。

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探索医学金矿

理论上，3D打印可以实现任何单一或多金属复合结构，为制造复杂结构提供了一种全新的方法。钛合金和高温合金的3D打印技术不仅解决了精密结构件的加工问题，也进一步拓展了钛合金和高温合金的应用范围。

"中国是钛合金品牌最多的国家，因为我们有美国的、俄罗斯的、自主研发的品牌，现在国内三大系列有70多个品牌。"

赖云金介绍，无论是打印零件还是原材料，缺乏专项标准是现阶段3D打印工程产业发展的突出问题。"即使制定了相关标准，内容也比较浅薄，很多都是从粉末冶金或传统锻造铸件的标准移植过来的。"

“十三五”期间，赖云金参与了多个重点研发项目；增材制造d项目，并经历了欧中科技近两年遇到的各种技术挑战。

回忆自己参与的关键研发论证；2017年科技部增材制造、激光制造d项目，赖云金感触颇深。"那时，关键的研发；d计划指南专门设立了大尺寸航空零件增材制造项目。虽然毛坯采用传统模锻或自由锻造，但一些难加工的精细结构采用3D打印技术弥补了传统锻造技术的不足。"

这也让他更加坚信，传统锻件与3D打印技术的结合将是未来的一个发展趋势，而Eurotech的SS-PREP技术制备的金属球形粉末尤其适合这项技术。

欧中科技在突破航天级优质金属粉末后，开始探索——生物医药新的应用方向。

钛合金因其强度高、密度低、无毒、生物相容性好，已成为人工关节、骨创伤、牙种植、人工心脏瓣膜、介入性心血管支架等医疗产品的首选。

知己知彼，百战不殆。欧泰克在布局医疗领域之前，已经做了大量的市场调研和行业法律法规的认定，这让习惯了航空航天用高端金属粉末材料的欧泰克对金属粉末材料的质量控制有了进一步的了解。

"用于航空航天领域的金属粉末是为了追求一些突出的性能指标而设计的，如高强度、高韧性、高疲劳寿命和耐高低温等。因为这些优秀而极端的表演

经过充分的市场调研，Eurotech选择了牙科等用于医疗的骨用生物医用金属粉末。"目前，国内生产生物医用钴铬合金球形粉末的企业并不多，国内很多粉末企业或销售商目前都不具备CFDA资质。"

虽然其相关牌照可以帮助欧中科技在医用材料和植入物领域大放异彩，但这家公司变得更加谨慎，决定暂时放弃医用植入物3D打印的巨大市场空间，继续扎根基础材料研究，打磨粉体材料制备技术。

"我们更愿意把成本和精力花在继续改进和提高行业的技术标准上，因为在生物医用材料产业链中，如果出现医疗纠纷，往往会追溯到原材料。"

抱着做好行业护城河的信念，欧中科技近年来先后通过了国际质量管理体系(ISO9001)、国际航天质量管理体系(AS9100D)、国际医疗器械质量管理体系(ISO13485)、国家医疗器械产品注册(CFDA)等第三方认证，旨在让医用3D打印金属粉末的准入门槛更高。

在生产和质量副总裁王庆祥博士的带领下，经过生产、技术、质量和管理团队两年多的共同努力，2020年6月，欧泰克获得陕西省首张医用金属粉末CFDA认证。

"接下来考虑生物医用高端金属粉末材料的布局。"针对未来在医疗领域的发展前景，赖云金充满信心。

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逆袭海外市场

据介绍，Eurotech掌握了钛合金、高温合金、不锈钢等特种金属的球形粉末和粉末成型件的制备、REP设备的设计优化等核心技术。三年来获得授权专利20余项，先后获得陕西省知识产权示范企业、陕西省科技创新型中小企业、国家科技型中小企业、工信部增材制造一站式应用方案示范企业、国家高新技术企业等称号。

其实PREP球形粉末的制备工艺最早起源于美国，后来在俄罗斯得到发展。通过引进消化、吸收和创新，Eurotech掌握了一整套制备金属球形粉末的超高速离心雾化(SS-PREP)技术，并率先将该技术推广应用于钛合金超细粉末的制备。

"中国大量生产俄罗斯品牌，而欧美一般不生产俄罗斯品牌，所以中国在制造俄罗斯品牌的高端钛合金粉方面有天然优势。"

这给了欧中技术极好的出口优势。作为国内为数不多的可以反向出口3D打印金属粉末的企业，欧泰的金属粉末质量与国外企业相当，出口一度占到总营收的30%以上。

因此，依靠高质量产品取胜的Eurotech也被外国公司盯上了。有些外企甚至找上门来谈收购，但都被Eurotech拒绝了。

"首先，我我担心国内高端金属粉末材料会卡在脖子里另外，外企的一贯套路是：中国什么时候能做，低端产品卖天价，高端产品受限；一旦国产化突破，用低价跳楼当国内企业能够不操作，他们会反过来买你。"

虽然赖云金对产品质量得到众多同行和竞争对手的认可感到欣慰，但他深知欧中科技的使命。作为一家典型的国有控股混合所有制企业，这家管理风格新颖的独特企业，常常被外界误认为是一家民营企业。

中欧技术团队合影

这个团队由中国工程院院士张平祥和梁博士领导

除了关注年轻人的职业发展规划，这家公司还推出了合理化建议的奖励和激励制度，为一线员工提供了反馈和建议的渠道。"它真正能提出可行建议的往往是一线员工，他们对设备运行、质量控制、技术研发、流程管理等基础工作的持续改进最有发言权。"

站在3D打印的风口浪尖上，欧中科技似乎已经万事俱备，所以赖云金非常看好企业的未来。但他强调，目前欧派科技的销售收入基数并不大，而R & ampd投资约占销售收入的20%。在未来，即使销售呈现井喷式增长，也要保证每年的研发投入。d投资占比10%以上。

"实体经济，尤其是新材料产业，如果不如果不继续投资固定资产和技术研发，就意味着企业的发展将走下坡路。"据赖云金介绍，目前，Eurotech在金属粉末制备技术和专用设备领域已经申请了100多项发明专利，未来专利数量还将每年增长10%-20%。预计上市时将积累近300项专利。

过去，欧中科技将大量资本拒之门外，因此被贴上挑剔被投资者。为此，赖云金解释说：我们和资本是双向选择。如果资本与公司不一致的发展理念，未来必然会影响到公司的长远发展。"

虽然仍然需要不断投入人力物力来巩固核心技术和产业的地位，但EU-中国科技似乎已经将命运的舵掌握在自己手中。

[个人资料]

赖云金，工学博士，教授级高级工程师，毕业于西北工业大学。他目前是Xi的副总经理安欧中材料科技有限公司，陕西九三学社科技委员会委员。长期从事钛合金、高温合金等特种金属材料的研发、推广和应用。作为项目负责人或骨干，主持和参与了10余项国家级材料研发和工程应用项目，如重点研发；d计划和国际科技合作；作为第一作者或通讯作者发表学术论文20余篇，获得授权发明专利30余项，主持或参与修订国家/行业标准5项。荣获Xi高端人才荣誉Xi经济技术开发区D类人才安，陕西省科技进步奖，中国创新创业大赛二等奖。受聘为Xi西北工业大学兼职讲师安工大和常一所大学。

[企业简介]

Xi 安欧众材料科技有限公司拥有国内首条超高速等离子旋转电极金属球形粉末生产线，专注于特种金属球形粉末和粉末冶金的研发和生产；产品包括100多个品牌的钛合金和高温合金，主要应用于航空航天、增材制造(3D打印)、生物医学等领域。

依靠创新研发；像Xi 院士专家工作站和Xi 作为3D打印金属粉末材料工程技术研究中心，Eurotech承担了60多个国家、省、市科研项目，申请了100多项专利。被认定为Xi科技小巨人安，陕西省特色专业技术创新型中小企业，国家高新技术企业。通过了国际质量管理体系(ISO9001)、国际航天质量管理体系(AS9100D)、国际医疗器械质量管理体系(ISO13485)、国家医疗器械产品注册(CFDA)。

[产品介绍]

高速等离子体旋转电极用钛合金和高温合金球形粉末

产品规格：粉末粒度15-250微米；

技术指标：

不锈钢制备钛合金粉末