科创中国

3D打印是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。发展3D打印产业，可以在提升我国工业领域的产品开发水平的同时有助于攻克技术难关，形成新的经济增长点，促进就业。2014年以来，我国3D打印发展如火如荼，但在占据总成本60%的高纯球形金属与合金粉末国内仍无法提供；在应用最广泛的三航领域，100%是使用昂贵的日本或法国钛合金球形粉末，国产粉末只能作为工艺验证使用，粉体技术亟需突破。

面向“第三次制造业产业革命”，3D打印技术的工业级应用离不开高纯、球形、等径、低氧的纯净金属粉末。高纯球形3D打印用金属粉体产业化项目针对工业化国家制造基础的高纯超细3D球形金属粉体，通过低成本、高性能的3D打印钛合金球形粉体材料制备，采用3D打印制备产品可以把制造时间降低为以前的1/10到1/5，费用降低到1/3以下，增强装备业国际竞争力，巩固和提升制造业的主导权，为我国从“制造大国”变成“制造强国”做出贡献。

一、采用国内第一台60KW级热等离子体装备对18μm～32μm铌粉、钨粉进行球化工艺研究，获得95%的超高球化率粉体。

二、针对射频电源进行了源头创新，开发出2.8MHz～3.2MHz可调节的变频电源，满足更大范围不同粉体的高纯球形制备要求。

三、采用流体动力学对辅助气体流道优化设计，防止等离子体炬侧壁粉末附着堆集，极大提高了装备稳定工作时间。

四、开发了丝材和熔融金属送料2种送料方式，使用常规粒度在10μm～50μm范围的不规则形状Ti粉，制备出球化率达99.5%的单相低氧球形Ti粉，氧含量满足3D打印要求。

该项目技术产品批量化产能后可对外企产品形成价格壁垒，今后面向增材制造，包括针对航空航天、核电、能源等，结合国内实际产业需求，拟扩大生产并研发其他高纯球形粉体，如电子行业大量使用的硅粉、铜粉和镍粉等，实现多领域、系列化的金属粉体定制和生产。

创始团队均来自中科院物理所与人大理学院，其中曹永革教授中科院百人计划结题优秀，承担多项中科院和国家级重大专项和北京市高功率荧光体封装LED照明技术与产业化项目，陈根富教授系中科院物理所长江学者特聘教授，超导领域资深科学家，团队成员均经多年一线历练，具有12年~25年不等的新材料体系研发积累，团队成员常年从事3D打印用球形微纳粉体合成与产业化装备、先进陶瓷材料的研究，2008年初～2013年在中科院福建物构所研发功能陶瓷粉体与材料，作为职务发明已产业转化2家企业（万邦光电、中科芯源），2015年～至今，依托中国人民大学理学院材料物理制备、测试平台和中国科学院物理研究所加工平台，针对金属Nb、W、TC4等高纯球形粉末制备和装备国产化取得多项进展。

项目实施之后5年内，填补我国在高纯3D打印钛合金球形粉体研究和开发方面所处的空白状态，建立独立自主的3D打印钛合金球形粉体制备企业，并建立独特的知识产权，成为中国主要的3D打印钛合金球形粉体高科技公司及世界领先的3D打印钛合金球形粉体原料供应商，满足国内3D打印的市场需求，并抢占部分国际市场，在3D打印领域占领前沿制高点。

该项目以高新技术、新材料为主导，能够促进企业发展方式的转变，提升产业层次，延伸产业链，促进产品结构、技术结构调整，对地方经济、产业结构的调整等具有积极意义。

项目落地成功后5年内投资总额约5000万，提供就业岗位超过200个，总销售额超过6亿元，实现利润约为3亿元，实现税收约6000万元。同时，随着产业延伸，扩展到其他相关领域可继续保持销售额50%～100%的增幅，带动就业及相关产业的发展。作为高新技术产业的发展典范，能起到很好的示范作用，增强所在城市的竞争力和吸引力。

高纯球形3D打印用金属粉体的门槛极高，市场处于爆发增长前期，高质量球形粉体领域目前国内有不到5家规模企业；钛合金粉体至今国内尚无一家规模量产合格厂家，足见产品从研发到量产之难度。该项目科研团队核心成员具有多年行业内研发经验，同时具有装备和工艺线的开发技术积累，具备快速突破能力。项目希望找到合适园区落地，注册企业，建厂生产。