36氪首發 | 突破性超高精度金屬打印,金屬增材研發商「雲耀深維」獲紅杉數千萬天使輪融資

36氪獲悉,金屬增材研發商「雲耀深維」在2021年已完成來自紅杉種子、深圳高新投正軒、PNP的數千萬天使輪融資,本輪融資用於產品研發及創始團隊建設。預計2022年中開放Pre-A輪融資窗口,Pre-A輪融資將用於產品研發、團隊擴建與市場拓展。

金屬增材製造,直觀的業務形態為3D金屬打印,自90年代發展至今擁有眾多的技術路線,目前以L-PBF(Laser Powder Bed Fusion激光粉末床融合)等路線為市場主流技術。金屬增材製造根據成品3D模型直接進行數控的分層熔鑄打印、並一次製作成型,無須像傳統金屬鑄造一樣進行高難度的複雜開模,或者分步製造組件再複雜組裝成型、並在這個過程中形成大量的損耗。理論上,金屬增材製造在製造結構高度複雜的金屬構件方面,相對傳統金屬鑄造具備優勢,也因此備受產業界期待。

但是由於金屬增材製造涉及高度複雜的物理過程機理,不同的金屬材料還存在不同的物理特性,金屬增材製造成果受到金屬材料工程、鋪粉及熔融工藝技術路線、掃描路徑規劃算法、工藝參數設置及其他輔助設備等系統性影響,作為新興工藝的金屬增材,有幾大方向需要繼續優化。

首先,金屬增材打印精度和表面光潔度有待提升。在傳統金屬加工已可以實現微米級的加工精度時,金屬增材的製造精度始終局限在數十微米至百微米的精度區間之內;同時表面光滑度大約維持在Ra7 -20微米區間內,低於傳統金屬加工可實現的類鏡面光滑度。

其次,金屬增材由於其特有的逐層製造的生產原理,導致打印效率不高,為降低製造成本帶來了困難。 此外,金屬增材在打印過程中因為殘餘應力、熱影響區等因素產生裂縫與孔隙,並進而引起金屬疲勞問題,也需要通過不斷地深度研究、改進工藝去解決。 隨着技術的進步,金屬增材製造的成熟應用場景從主要集中於小批量研發試產開始走進了航天航空、醫療器械、模具等領域。

「我們希望通過實現高精度的金屬增材製造,專註於小型高精度複雜功能件的大批量生產,與傳統金屬加工形成互補及部分場景形成替代。」創始人沈李耀威與尹伊君向36氪表示。

雲耀深維成立於2021年,主要提供L-PBF/SLM技術全工藝鏈解決方案,包括各類金屬的小批量至大批量打印服務、定製化3D金屬打印設備研發與高性能的新型金屬粉末材料打印工藝研發服務,可打印金屬材料包括包括鎳基、鈦基、鐵基、鈷基、重金屬鎢、貴金屬黃金等。創始人沈李耀威曾在激光金屬粉床增材製造技術LPBF/SLM的發明機構-德國弗勞恩霍夫激光技術研究所Fraunhofer ILT擔任資深科研工程師,多年師從LPBF/SLM技術發明者。

雲耀深維目前可實現2-5微米的超高精度,與金屬增材過往所實現的數十至上百微米精度相比,實現了量級提升。「超高精度打印最重要的技術難點之一,是對10-20微米以下的超細粉末實現完美打印。」創始團隊向36氪介紹道。

雲耀深維供圖

由於超細粉末容易形成團簇效應、為金屬增材製造的鋪粉過程造成嚴重困擾,因此金屬增材製造過往都需要篩棄15微米以下的超細粉末。雲耀深維自研的鋪粉系統通過綜合技術手段消減粉粒間的吸引力,使得鋪粉過程一次性良好完成。同時,公司自主研發的新型氣體輸送裝置,在鋪粉及熔融過程中,向成型腔體輸送流速均勻、無紊流的惰性氬氣實現粉體的保護,同時精準帶走因熔融形成的汽化、霧化金屬物。

超高精度打印的第二個技術難點來自超細激光光斑的精準控制,雲耀深維的光路系統目前可實現直徑20微米的光斑控制。由於製造構件打印精度高,設備輸出功率的輕微浮動便可能造成光斑範圍和熱量的不穩定,並使得光斑附近發生預期之外的冶金機理作用,使得預定規劃工藝路徑無法實現預期的成型效果。

雲耀深維供圖

「在給定一個控制電流比如說十毫安,哪怕是同一生產廠商的同一型號設備的每一次激光輸出功率,都會有細微的浮動,這在超高精度成型下是不允許的。因此我們對每一台激光設備的輸出功率都有非常嚴格的調試、指標控制,並形成浮動調控。」創始人表示。

此外,雲耀深維已實現Ra0.8-1微米的表面光潔度,主要得益於高效的工藝規劃,即將金屬成品3D模型轉化為最優的製造策略,其中包括結構設計、切片選擇、參數設置與打印路徑規劃。優秀的路徑規劃策略,不但可以帶來較好的幾何精度和光滑表面,同時也可以減少構件的殘餘應力,減少其脆性裂紋和孔隙,從而提高穩定性。「我們的工藝規劃同時也實現了大部分結構10度角度以上無需支撐、自由打印。」

「高精度和高光滑表面的實現,讓我們能夠專註於這個細分領域併發揮金屬增材的優勢。」創始團隊認為,「我們認為在小尺寸高精密的複雜結構件製造中,比如一個直徑5毫米的、內部有複雜的多孔多流道的金屬構件,我們高精密一次成型的製造成本與效率,是可以跟任何一個同等精度的傳統金屬鑄造工藝進行PK的。」

雲耀深維供圖

雲耀深維同時也為客戶提供定製化設備和工藝研發服務,這主要是考慮到國內金屬增材OEM市場較為空白。設備研發方面,主要依託與雲耀深維自研的光路系統、預熱系統及材料工程儲備等軟硬核心模塊進行母機研發,並根據客戶產品特徵比如厚薄、多孔、長寬進行有限的定製開發。此外,在定製化的研發服務方面,雲耀深維也會首先研判研發合作面向的場景是否廣闊、對後續的產品化以及標準化積累是否有利,以此平衡定製化投入。

「早期的客戶還是面向航天航空和醫療等L-PBF已經完成教育的行業,積累更多的標杆性客戶案例。我們已經也和半導體、新能源等金屬增材尚未涉足的行業開始合作,我們期待在這些行業能推進較大規模的商務落地。」創始團隊補充道。


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