材料基因組技術(shù)是材料研發(fā)的最新理念，作為其三大要素之一的高通量制備與表征技術(shù)將是材料基因工程成功的關(guān)鍵。通過高通量制備和表征技術(shù)，可大大加快新材料研發(fā)的速度，降低研發(fā)成本?，F(xiàn)有高通量制備技術(shù)的創(chuàng)**發(fā)展為材料的研發(fā)提供動(dòng)力，但這些方法大部分在**以上的體系中難以應(yīng)用，無法實(shí)現(xiàn)成分的精確可控分布。大力推廣和應(yīng)用材料基因工程先進(jìn)技術(shù)，利用創(chuàng)新平臺(tái)，促進(jìn)材料基因工程關(guān)鍵技術(shù)和方法在材料研發(fā)周期內(nèi)全鏈條的深度交叉融合、產(chǎn)學(xué)研用的高效協(xié)同創(chuàng)新，提升新材料和新工藝技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用水**效率，促進(jìn)高端制造業(yè)和高新技術(shù)關(guān)鍵材料的發(fā)展，增強(qiáng)高端關(guān)鍵材料的自主保障能力。

高通量制備：也叫材料的組合制備，是指采用某種實(shí)驗(yàn)方法在短時(shí)間內(nèi)制備出大量樣品，用以替代傳統(tǒng)的“逐一”或“單步”的研發(fā)模式,實(shí)現(xiàn)研發(fā)成本與周期“雙減半”的目標(biāo)。

二、擬采購設(shè)備調(diào)研情況

（一）廠商一：******公司

1. 設(shè)備型號(hào)：DLM-120HT

2. 功能原理：DLM-120HT是基于異質(zhì)粉末3D打印的材料樣品高通量制備平臺(tái)，以多種合金粉/元素粉為原料，在高能激光3D打印成型的同時(shí)完成合金化過程。設(shè)備可根據(jù)預(yù)設(shè)方案，自動(dòng)混配、動(dòng)態(tài)鋪粉，并通過獨(dú)特的激光微區(qū)冶金工藝實(shí)現(xiàn)快速合金化，一次打印不同成分的塊狀合金樣品，可滿足絕大多數(shù)金屬材料的高效合金化需求?？煽焖賹?shí)現(xiàn)高通量、矩陣化試樣制備，數(shù)十倍地提高合金成分篩選效率?？芍苽鋫鹘y(tǒng)冶金技術(shù)難以制備的特殊合金，如梯度化合金、層狀合金、復(fù)合結(jié)構(gòu)合金、異質(zhì)功能合金等。

激光系統(tǒng)：主要包括IPG 500W光纖激光器、準(zhǔn)直器、Scanlab動(dòng)態(tài)變焦裝置、Scanlab掃描振鏡等。Apro控制系統(tǒng)控制激光束掃描成型缸中粉末床表面的金屬粉末材料，使粉末熔融形成熔池，并通過熔池受控移動(dòng)，以點(diǎn)、線、面、體的成型順序形成最終金屬零件。

混粉系統(tǒng)：主要由混粉核心、腔體組件及混粉室組件構(gòu)成，具有極高的氣密性，是金屬零件打印過程中的受控氛圍及打印載體，混粉率達(dá)到了99.99% 。

成型室系統(tǒng)：主要由風(fēng)場組件、前門組件、腔體組件及成型缸組件構(gòu)成，具有極高的氣密性，是金屬零件打印過程中的受控氛圍及打印載體，成型尺寸120*120*150mm，最大體積成型速率25ml/h，打印基板可預(yù)熱至200℃。

送粉回粉系統(tǒng)：主要由4個(gè)送粉筒構(gòu)成，包括集粉、送粉裝置，整個(gè)送粉回粉系統(tǒng)為金屬3D打印過程輸送用于成型的金屬粉末材料，德迪DLM-120HT采用的送粉裝置為上送粉式，采用的鋪粉裝置為單向鋪粉式，鋪粉層厚20-100μm。

迷你凈化系統(tǒng)：主要包括氣體循環(huán)、凈化、除煙、除塵等功能，氣氛系統(tǒng)與成型倉串聯(lián)形成閉環(huán)，可有效抑制成型倉內(nèi)的氧氣含量，高效過濾煙塵，培養(yǎng)并保持成型倉內(nèi)潔凈、抑氧的氣氛，防止打印過程中金屬粉末材料被氧化。

水冷系統(tǒng)：主要包括整個(gè)水循環(huán)裝置和外置冷水機(jī)。主要用于對光路系統(tǒng)組件進(jìn)行恒溫控制，以確保打印過程中激光束的穩(wěn)定、可控，進(jìn)而達(dá)成對工藝參數(shù)的精確調(diào)控，保證整套設(shè)備的正常運(yùn)行。

控制系統(tǒng)：自主研發(fā)的Apro控制系統(tǒng)，全面集成面向SLM金屬3D打印系統(tǒng)的控制組件與傳感模塊，主要包括運(yùn)動(dòng)控制器、掃描控制器、高級(jí)傳感器組件、數(shù)字IO、模擬IO等。支持復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制、先進(jìn)的掃描策略、可延時(shí)的過程控制，以及多控制器組網(wǎng)；兼容多種激光器、掃描元件，并可同時(shí)控制多個(gè)激光掃描光斑；可按需配置傳感器組合方案，滿足單點(diǎn)溫度、紅外熱成像、氧含量等在內(nèi)的多種成型過程工藝監(jiān)控需求

3. 主要用途

DLM-120HT可直接利用元素粉末進(jìn)行3D打印成型，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)4種以上元素、4個(gè)通道、不少于40種材料力學(xué)性能樣件的一次性制備，并完成均質(zhì)化處理。適用于鋼鐵材料、鋁合金、鈦合金、 鎳基高溫合金、高熵合金等金屬新材料的成分篩選、性能研究。

4. 場地要求

空間尺寸要求：

（1）設(shè)備主機(jī)放置平面面積要求≥30㎡；放置空間高度≥3.5m；

（2）設(shè)備主機(jī)擺放時(shí)，前后、左右四面與墻壁最小距離≥1.5m；

（3）附屬設(shè)備等單獨(dú)放置，放置平面面積要求≥30㎡；放置空間高度≥3.5m；

（4）附屬設(shè)備擺放時(shí)，前后、左右四面與墻壁最小距離≥1.5m。

地面質(zhì)量要求：

（1）設(shè)備放置地面承載力≥10KN/㎡；平整度≤4mm/㎡；

（2）設(shè)備放置地面須不透水、防靜電。

運(yùn)行環(huán)境要求：

（1）設(shè)備主機(jī)運(yùn)行房間需配置空調(diào)，保持干燥通風(fēng)，并安裝排風(fēng)系統(tǒng)；

（2） 溫度：室溫15-28℃為宜；濕度：20%-60%為宜。

（二） 廠商二：******公司

1. 設(shè)備型號(hào)：DiMetal-100Pro

2. 功能原理：DiMetal-100Pro梯度供粉金屬打印主體結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、鋪粉系統(tǒng)、梯度供粉系統(tǒng)、成型缸系統(tǒng)、粉料回收 系統(tǒng)、光路系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等部分組成。梯度供粉系統(tǒng)應(yīng)采用上供粉系統(tǒng)，是設(shè)備的核心模塊，通過梯度供粉分配器，按材料設(shè)定的體積比進(jìn)行精準(zhǔn)供粉，通過混料器將專用粉料輸送到鋪粉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鋪粉系統(tǒng)粉料的連續(xù)供應(yīng)。實(shí)現(xiàn)X軸或Z軸高通量漸變式的梯度材料成型。

說明：可實(shí)現(xiàn)多種材料混比的梯度材料制備、可實(shí)現(xiàn)分區(qū)域鋪粉

3. 場地要求

設(shè)備外形尺寸：1200mm×800mm×1700mm

電源與耗電功率：220V 50Hz 3Kw

環(huán)境溫度：工作溫度15-30℃

（三） 廠商三：**隆源****公司

1. 設(shè)備型號(hào)：梯度供粉選區(qū)激光熔化3D打印機(jī)AFS-M120X

2. 功能原理：AFS-M120X能夠在水平方向上控制材料成分的連續(xù)變化，從而實(shí)現(xiàn)梯度合金的增材制造。其采用水平方向梯度供料裝置，實(shí)現(xiàn)了二元及二元以上多材料的有效混合，解決了激光送粉（LMD）打印成型精度差、多料缸鋪粉（SLM）打印層與層之間難以形成穩(wěn)定可控的化學(xué)梯度等難題。成型材料的梯度曲線連續(xù)可控，可以滿足不同客戶的多種需求。該設(shè)備特別適用于鈦、鋁等活潑金屬材料，使高通量材料制備和梯度材料產(chǎn)品研發(fā)成為可能。

**隆源****公司****大學(xué)成功開發(fā)梯度材料金屬鋪粉（SLM）3D打印設(shè)備AFS-M120X。該設(shè)備能夠在水平方向上實(shí)現(xiàn)材料成分的連續(xù)變化，實(shí)現(xiàn)梯度合金的增材制造，并已申報(bào)專利。

3. 主要用途：適用于復(fù)合金屬材料的性能研究與開發(fā)；供粉系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)兩種及以上多種金屬材料的連續(xù)梯度精確供粉；具備水平/垂直梯度變化方向，降低了工藝復(fù)雜性，節(jié)省粉末原材料、提升研發(fā)效率；可實(shí)現(xiàn)兩種材料在水平方向的梯度變化，制備兩相全比例變化梯度材料；成型精度高，可宏觀標(biāo)識(shí)在制造材料上的梯度比例；可通過改變儲(chǔ)粉機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定制比例變化的梯度合金制造。

4. 場地要求

設(shè)備主體尺寸：1532×1390×1830mm

電源要求：380VAC/50HZ/8KW 三相五線

設(shè)備重量：約1.5t

地面承重要求：≥1噸/㎡

（四） 廠商四：**中科****公司

1. 設(shè)備型號(hào)：LDM400

2. 功能原理：LDM400是**中科****公司基于激光沉積成形原理（LDM）研制生產(chǎn)的激光增材制造設(shè)備，主要由四軸機(jī)床、激光系統(tǒng)、多路送粉系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及配套系統(tǒng)等系統(tǒng)組成，整機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，集成度高、自動(dòng)化程度、軟件系統(tǒng)包容性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、安全可靠。用戶可自由設(shè)定粉末配比，自由設(shè)定不同區(qū)域、不同分層的成分，送粉器、氣動(dòng)混粉模塊按照設(shè)定配比將粉末混合，由離線編程路徑規(guī)劃軟件設(shè)定成形路徑，粉末經(jīng)送粉噴嘴輸送熔池中，最終實(shí)現(xiàn)高通量/梯度材料試件制備。LDM技術(shù)將高通量材料合成擴(kuò)展到了大塊合金材料，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有的高通量表征以及建模技術(shù)的結(jié)合。

與SLM設(shè)備相比，基于LDM技術(shù)設(shè)備根據(jù)設(shè)定將不同配比粉末直接輸送至熔池中，無需預(yù)鋪粉末（預(yù)鋪后粉末無法回收利用），因此LDM設(shè)備材料利用率高，同時(shí)致密度高；基于LDM技術(shù)設(shè)備層內(nèi)不同區(qū)域可自由設(shè)定粉末配比，制備高通量試件自由度更高，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有的高通量表征以及建模技術(shù)的更好的結(jié)合，極大的提升新材料和新工藝技術(shù)的研發(fā)效率。

四軸機(jī)床：由三軸機(jī)床、A軸旋轉(zhuǎn)軸、NC數(shù)控系統(tǒng)組成，成形尺寸400mm×400mm×400mm，三軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用直線模組，結(jié)構(gòu)輕、響應(yīng)快，數(shù)控系統(tǒng)四軸聯(lián)動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)成形，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

激光系統(tǒng)：包含2kW激光器、激光熔覆頭（準(zhǔn)直100mm，聚焦300mm）及水冷機(jī)，構(gòu)成了設(shè)備實(shí)現(xiàn)粉末熔化沉積成形的能量源。雙溫型水冷機(jī)，低溫回路對激光器制冷，高溫回路對外光路即激光熔覆頭冷卻。

多路送粉系統(tǒng)：由四路送粉器、混粉模塊、分粉器及噴嘴組成，送粉量偏差≤±2%，混合效果好，是設(shè)備成形、高通量/梯度材料制備的核心部件。

氣體凈化系統(tǒng)：由密封箱體、F9過濾裝置、凈化柱及風(fēng)機(jī)等組成，實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)凈化功能。整體氣密性高，設(shè)備從400Pa降至300Pa時(shí)間≥20min；惰性氣氛好，穩(wěn)定維持設(shè)備氧含量≤50ppm，避免活性材料制備時(shí)被氧化。

除塵系統(tǒng)：由F9過濾裝置、風(fēng)機(jī)及配套控制組成，具有除煙除塵功能。在試件制備過程中，持續(xù)循環(huán)清楚煙塵，減少煙塵在設(shè)備內(nèi)部附著堆積，降低設(shè)備維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。

控制系統(tǒng)：采用臺(tái)達(dá)NC300數(shù)控系統(tǒng)，集中控制激光器系統(tǒng)、冷水機(jī)組、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)、氣體凈化除塵系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、安全報(bào)警系統(tǒng)等。人機(jī)交互界面為全中文界面，實(shí)現(xiàn)整機(jī)行程位置、打印速度，艙內(nèi)壓力，溫度、氧含量、水含量的直接讀數(shù)與參數(shù)控制，安全互鎖。打印速度、送粉速度等打印參數(shù)可調(diào)，系統(tǒng)可以通過I/O點(diǎn)，接入保護(hù)氣氣流量箱體、溫度、壓力等加工關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)視信號(hào)。

配套系統(tǒng)：

3. 主要用途：LDM400基于激光化沉積成形原理，可實(shí)現(xiàn)2/3/4種材料不同配比的高通量/梯度材料試件制備，也可實(shí)現(xiàn)單一材料或單一配比樣件的成形與修復(fù)，適用于鋅合金、鈦合金、鈷基合金、高熵合金、鎳基合金、鐵基合金、模具鋼、不銹鋼、低合金鋼等材料，集材料研發(fā)與樣件試制于一體，性能穩(wěn)定、安全可靠。

4. 技術(shù)優(yōu)勢：

① 具有多個(gè)監(jiān)測模塊：設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、同軸相機(jī)熔池監(jiān)控、同軸熔池測溫閉環(huán)控制等，保證成形過程的連續(xù)穩(wěn)定。

② 具有多個(gè)功能模塊：同軸熔池溫度閉環(huán)控制模塊、A軸旋轉(zhuǎn)模塊、預(yù)熱模塊、超聲能量場輔助模塊、磁場輔助成形模塊。

③ 具有層厚自動(dòng)補(bǔ)償功能，保證成形過程連續(xù)穩(wěn)定。

④ 可拓展激光送絲成形系統(tǒng)，滿足多元化材料及工藝研發(fā)需求。

5. 場地要求：

設(shè)備用電要求

（1）三相交流，380V ±10％，50Hz±1%。

設(shè)備用氣要求

（1）氬氣：氬氣6瓶，純度>99.99%（用于快速洗氣）。

（2）混合氣：2瓶（5-10%H2和90-95%Ar），用于凈化柱再生。

設(shè)備擺放場地要求

（1）場地空間（長*寬*高）≥5m×4m×3m，廠房門（寬*高）≥1.6m×2.5m。

（2）地面承載≥300kg/㎡。

（3）設(shè)備擺放遠(yuǎn)離震源。

設(shè)備環(huán)境要求

（1）環(huán)境溫度：5～35℃，相對濕度：≤85％

（2）廠房保持干燥通風(fēng)，具有換氣排風(fēng)系統(tǒng)。

（五） 廠商五：美國Optomec公司

美國Optomec公司生產(chǎn)的LENS-450設(shè)備具有多材料復(fù)合成型功能，可以同時(shí)混合多種成分的粉末，利用高能激光束熔化成型，得到特定成分或成分梯度變化的復(fù)合材料。

但是，基于LENS成型的樣品具有成型精度差、材料利用率低和孔隙率高等缺陷，并且設(shè)備費(fèi)用昂貴，這些因素制約了LENS技術(shù)在材料高通量制備領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

三、擬采購的儀器設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)

基本技術(shù)需求如下表所示：