CAIEC路演 | 西空智造：激光增材過程監(jiān)控系統(tǒng)

2021-01-27

零件做得出，過程看得見，缺陷測(cè)得準(zhǔn)，質(zhì)量控得住。



01 參賽嘉賓



02 企業(yè)&項(xiàng)目簡(jiǎn)介  



  企業(yè)簡(jiǎn)介：


西安空天機(jī)電智能制造有限公司以西安空天能源動(dòng)力智能制造研究院有限公司智能制造與表面工程事業(yè)部為基礎(chǔ)，于2020年4月注冊(cè)成立，是一家專業(yè)從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)（簡(jiǎn)稱“兩機(jī)”）、飛機(jī)、電氣設(shè)備等部附件和表面涂層智能制造、再制造的高科技企業(yè)。西空智造以“使裝備制造保障更高效”為愿景，以“成為（動(dòng)力）裝備智能增材制造與表面改性行業(yè)引領(lǐng)者”為目標(biāo)，發(fā)展理念為“需求牽引、自主創(chuàng)新、合作共贏”，突出設(shè)計(jì)制造材料一體化特色，促進(jìn)“兩機(jī)”關(guān)鍵部附件智能增材制造和飛機(jī)快速修復(fù)保障技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈建設(shè)。


  項(xiàng)目簡(jiǎn)介：


激光增材過程監(jiān)控是一款針對(duì)粉末床熔融工藝的過程質(zhì)量監(jiān)控產(chǎn)品，包含激光功率、粉末床、熔池等多個(gè)模塊。分別從熱源輸入、鋪粉質(zhì)量、冶金過程穩(wěn)定性全方位立體去監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)工藝過程狀態(tài)及成型件質(zhì)量。激光增材過程監(jiān)控包含數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析，閉環(huán)控制三部分，涉及無(wú)損檢測(cè)、圖像處理、信號(hào)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等多個(gè)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，為用戶提供數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型增材制造生產(chǎn)解決方案，將成型過程數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，解決增材制造過程中智聯(lián)管控、質(zhì)量追溯、閉環(huán)控制、降本增效、工藝快速研發(fā)等技術(shù)難題和應(yīng)用需求。


03 路演回顧



本項(xiàng)目是激光增材監(jiān)控系統(tǒng)，我是西安空天機(jī)電智能制造有限公司的成星。本次錄演包含5個(gè)部分。目前具有代表性的兩種典型的激光金屬增材工藝已經(jīng)在各個(gè)國(guó)家的航空裝備上實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。
 
近些年激光增材呈現(xiàn)出三大趨勢(shì)：第一是更大的成型尺寸，例如600伏面以及800伏面；第二是更高的成型效率，例如今年SLM Solutions推出的12激光打印機(jī)系統(tǒng)；第三更高的成型質(zhì)量，航空零部件通常工業(yè)CT檢測(cè)零部件的內(nèi)部缺陷。但是三大趨勢(shì)又預(yù)示著一些潛在的問題，大幅面打印一旦成型失敗，則成本損失慘重。多激光系統(tǒng)存在著光路一致性的問題，工業(yè)CT存在著成本和尺寸的限制問題，而且很難做到件件都檢。
 

此外，航空零部件激光增材大規(guī)模應(yīng)用還面臨著質(zhì)量一致性的問題。從規(guī)?；a(chǎn)的角度看存在著：設(shè)備一致性的問題、標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性問題、質(zhì)量的追溯性問題，從工藝的角度看存在著：熱應(yīng)力控制問題、內(nèi)部質(zhì)量控制問題、工藝過程控制問題以及缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。
 

為了解決上述問題，我們開發(fā)了激光增材過程監(jiān)控系統(tǒng)。從點(diǎn)、線、面、體多個(gè)維度去監(jiān)測(cè)激光加工過程中的粉床、熔池、打印機(jī)信息，將工藝參量、過程特征和內(nèi)部質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。通過監(jiān)控我們知道在干什么，通過數(shù)據(jù)分析我們能知道做的怎么樣，通過機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行優(yōu)化和提高，最終實(shí)現(xiàn)零件做得出、過程看得見、缺陷測(cè)得準(zhǔn)、質(zhì)量控制住。
 

激光增材監(jiān)控系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的閉環(huán)反饋監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了激光高速熔池實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與可視化?，F(xiàn)有生產(chǎn)模式下激光增材是屬于盲盒制造，數(shù)字模型輸入到打印機(jī)里面輸出來(lái)一個(gè)零件，中間發(fā)生了什么是不知道的，內(nèi)部質(zhì)量也不清楚的，這樣做出來(lái)的零件很有可能是形似而神不似?，F(xiàn)有的生產(chǎn)基于人員24小時(shí)倒班，先進(jìn)制造技術(shù)的生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)并沒有完全釋放出來(lái)，我們通過監(jiān)控可以把這個(gè)盲盒打開，讓激光加工的過程可知可控。
 

對(duì)于用戶而言，有了監(jiān)控可以從人、設(shè)備、材料三個(gè)維度幫用戶賺錢或者省錢。對(duì)于行業(yè)而言，可以把人的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)增材的數(shù)字化向自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)變。對(duì)于產(chǎn)業(yè)而言，可以在激光增材的產(chǎn)業(yè)中的設(shè)備、加工服務(wù)、原材料等各個(gè)環(huán)節(jié)里面補(bǔ)充過程質(zhì)量這一環(huán)。
 

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)目前已申請(qǐng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)27項(xiàng)，團(tuán)隊(duì)包含了無(wú)損檢測(cè)、圖像處理、信號(hào)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等多學(xué)科交叉的年輕化技術(shù)團(tuán)隊(duì)，技術(shù)專家主要來(lái)自于西安交通大學(xué)航發(fā)所和空軍工程大學(xué)等離子體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

根據(jù)權(quán)威報(bào)道，截止2019年市場(chǎng)上已售的金屬3D打印機(jī)已經(jīng)有2000多套，未來(lái)均能集成監(jiān)控系統(tǒng)存量市場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到了10多億，而且逐年遞增。目前監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀是國(guó)外禁運(yùn)，國(guó)內(nèi)尚屬空白，我們的技術(shù)水平與國(guó)外是持平的，具有比較大的一個(gè)市場(chǎng)潛力。

國(guó)外生產(chǎn)同類型的產(chǎn)品的公司Sigma Labs目前已經(jīng)在納斯達(dá)克上市。在2020年7月份參加TCT亞洲展以來(lái)，現(xiàn)已有22家單位跟我們尋求合作。

現(xiàn)在產(chǎn)品的商業(yè)模式主要包含三部分，一是作為OEM配套與主機(jī)廠商合作，在新機(jī)器上集成銷售；二是公司直銷，針對(duì)現(xiàn)有裝備加裝；三是數(shù)據(jù)試驗(yàn)服務(wù)，通過我們的設(shè)備做打印加工，提供數(shù)據(jù)培育未來(lái)的潛在客戶。2020年7月份至今，我們已經(jīng)形成了300多萬(wàn)元訂單。

現(xiàn)在的資金主要來(lái)自于四部分：項(xiàng)目支持、地方政府支持、合伙人投資、戰(zhàn)略融資。本次路演的融資需求是800萬(wàn)，一是用于研發(fā)投入，目的是進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有產(chǎn)品，讓我們的軟件快速升級(jí)，保持市場(chǎng)的領(lǐng)先地位，二是市場(chǎng)投入，跟更多廠商兼容，三是產(chǎn)品的升級(jí)換代，現(xiàn)在產(chǎn)品是用軟硬件結(jié)合，希望未來(lái)是數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)產(chǎn)品。

04 評(píng)委提問&點(diǎn)評(píng)


“

  評(píng)委提問：技術(shù)到底是怎么實(shí)現(xiàn)過程監(jiān)控的？


  西空智造：


粉末床工藝是鋪一層粉，逐點(diǎn)激光燒結(jié)。我們主要通過機(jī)器視覺來(lái)檢測(cè)鋪粉質(zhì)量和成型的截面質(zhì)量，并重構(gòu)出來(lái)；通過同軸光路技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)激光高速熔池，分析溫度、形貌等特征。



05 采訪話題



Q

您為什么要?jiǎng)?chuàng)業(yè)？是哪一刻什么原因點(diǎn)燃了您？
A

在做激光增材監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)候，當(dāng)我們做出來(lái)的那一刻，發(fā)現(xiàn)剛好填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。因?yàn)檫@是行業(yè)痛點(diǎn)，打印加工的過程中是不知道的，這個(gè)系統(tǒng)很契合市場(chǎng)需要，然后我們也很興奮，就是想把它變成一種產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。當(dāng)時(shí)做這個(gè)事情的時(shí)候，國(guó)家其實(shí)已經(jīng)有項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)支持，但是并沒有把它商業(yè)化，沒有對(duì)行業(yè)產(chǎn)生應(yīng)用，所以我們就想把它推向市場(chǎng)，可以真正為激光增材做出貢獻(xiàn)。 

Q

您認(rèn)為團(tuán)隊(duì)、資本、技術(shù)、市場(chǎng)，哪一項(xiàng)是您創(chuàng)業(yè)過程中最大的優(yōu)勢(shì)？哪一項(xiàng)是您認(rèn)為最難的？
A

我們的優(yōu)勢(shì)主要是技術(shù)和團(tuán)隊(duì)，難的是資本。因?yàn)榘鸭夹g(shù)產(chǎn)業(yè)化的時(shí)候，不像搞科研我們做原理樣機(jī)，可以用就能結(jié)題。面向市場(chǎng)、面向用戶的產(chǎn)品，必須需要資本來(lái)支持，要把團(tuán)隊(duì)變得更大，去做更多的事情，投入越大產(chǎn)出才會(huì)越大。

Q

您的夢(mèng)想（目標(biāo)）是什么？您希望十年后您是什么樣的？
A

我期待就是團(tuán)隊(duì)能夠?qū)?lái)在增材產(chǎn)業(yè)、增材制造的行業(yè)里面真正留下自己的名字。我們一直在說現(xiàn)在做的是監(jiān)控，但是將來(lái)肯定做的是智聯(lián)管控的平臺(tái)，未來(lái)我們希望把現(xiàn)在的系統(tǒng)變得更大，變成數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，為行業(yè)提供服務(wù)，完成自己的歷史使命。

排版 | 空天界編輯部

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