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重庆两江新区云航时代:让消费领域“钛”不一样

   2024-02-05 IP属地 陕西3850

  “我们致力于解决钛合金加工难、材料贵两大难题,让‘’高端走向‘钛’亲民。”云航时代(重庆)科技有限公司(简称“云航时代”)总经理赵波说,通过公司的等离子体球化技术,让钛合金原材料综合利用率提升至90%左右,成本较行业平均水平降低30%左右,让“可上九天下深洋”的钛合金“飞入寻常百姓家”。

  云航时代由中国航天空气动力技术研究院牵头发起成立,专门从事新材料尤其增材制造、金属注射成形用高温金属粉体材料及新型非金属固体粉末材料的研发、生产和销售,致力于为高端制造提供最优新材料解决方案及增值服务。

图片云航时代生产厂房外景。(企业供图)

  因钛合金具有质量轻、强度大、耐磨和耐腐蚀等特点,正逐渐成为消费电子领域炙手可热的新材料。去年以来,iPhone、小米、三星、OPPO等手机品牌已不同程度应用该材料。

  据民生证券测算,随着钛合金3D打印工艺运用,预计到2027年有望拉动钛材用量约6886吨,按照广泛应用的退火钛TiAl6V4(TC4)不含税价21.68万元/吨,对应价值量14.93亿元。

  “我们预计未来3-5年,钛合金材料在消费电子领域运用将呈现指数级增长。”赵波谈到。

3D打印让魔法变为现实

  那么,在这一广阔市场,目前存在哪些难点?云航时代如何突破?

  赵波告诉记者,首先面临的就是加工难。传统的减法制造工艺(CNC工艺)采用数控机床进行切削,然后按照需求进行工艺焊接。但因钛合金硬度高、延展性差的特点。CNC工艺在面对复杂结构时,就存在加工难度大、材料浪费高、效率低、良品率低、产线占地大、成本高的问题。采用CNC工艺,综合来看只有20%的材料利用率。

  这就需要加工技术革新,云航时代生产的钛合金球形粉末,适用于3D打印工艺,用增材方式成型,避开了CNC加工的难点,在复杂结构零件生产上效率更高、可定制性更强。

图片云航时代正在进行生产作业。(企业供图)

  “我们把钛合金原材料制成超细的球形粉末,再采用最新的3D打印技术,一次性既可基本制成所需结构件,解决了钛合金因为硬度高原因难以加工、良品率低等问题。”赵波说,3D激光扫过的地方,球形粉末会产生反应,从而借此来塑造自己所需要的结构件,“现在相当于就用激光扫描几遍‘沙子’,你想要的结构件造型就能生产出来。”

  赵波举起桌上的一个结构件向记者展示,可以看到这个钛合金结构件有微小孔间的细观结构。“这要采用传统的加工方式难以加工制造,现在采用3D打印,将原来设计出来无法实现的一些功能都实现了,让魔法变成了现实。”

好技术更需要好材料

  3D打印一般采用钛合金粉末为原材料,就像打印机需要墨盒一样,钛合金金属3D打印质量好坏主要取决于这钛合金粉末原料,而这更是云航时代的强项。

  在制造工业方面,球形粉末材料制备方法主要包括气雾化法、旋转电极法、等离子体球化法等。在材料主要性能指标方面,3D打印金属粉末必须同时满足粉末实心率高、粒径小、球形度高、一致性高、流动性好等要求。不然3D打印成形件中容易出现裂纹、孔隙等缺陷,带来良品率不足等问题。

  对于三类不同制备工艺,赵波给记者打了比方对比。

  气雾化法就像“吹泡泡”,把钛合金原材料融化,然后吹成一个个球形,但这就带来大小力度不均,“泡泡”大小不均,空心率等问题,造成球形度差、空心粘接,进而影响3D打印效果。这一生产方式只有50%左右能够满足3D打印需求。

  旋转电极法就像“雨伞”甩水珠,将钛合金原材料加热成液体,然后甩出一个个球形。这里面问题在于甩出来的球形大小不一样,每颗球形的粒径也不同,从而粒径粗大、成本高昂,满足3D打印所需粒径的球形粉末产量低。成品率只有不到10%。

  云航时代采用的等离子体球化法通过企业自主研发的百千瓦级感应耦合等离子体粉体球化装置,直接对破碎所得粉体进行球化处理,让所制备的粉体不存在“空心粉”“卫星粉”等缺陷。

图片云航时代生产的球形粉末材料。(企业供图)

  “相当于我们先把钛合金原材料碾碎,像筛沙子一样,留下大小颗粒度相似的不规则粉末,然后通过加热融化表面,再加之冷却急剧收缩,从而形成球形度好、晶粒细小、组织致密的粉体。”赵波谈到,这一技术让钛合金原材料综合利用率达到了90%左右,带来了成本大幅下降,为钛合金的全面应用提供了市场前提。

  目前,云航时代在两江新区龙盛新城已建立约5000平方米的生产专用厂房,并于2022年建成首条金属球形粉体生产线,2023年开始第二期生产线建设,预计今年达到高品质成品粉末年产能90吨。

  同时,在业务开拓方面,云航时代正与国内外头部消费电子厂商进行相关产品联合验证,未来还将向生命健康、汽车、生活用品等领域渗透。

  “现在我们已经完成产线建设,正处于产能爬坡阶段,预计2025年左右将迎来一个市场大爆发,刚好我们也将处于上量阶段,做好了充分的市场准备。”赵波充满信心。

  从2021年落户以来,云航时代已经由最初的3人,发展到现在的80人左右,赵波表示这离不开两江新区的大力支持。

  “当初选址时候,因为生产设备特殊要求,需要楼层净高超7米,面积约5000平方米。两江招商集团工作人员带着我们走遍了龙盛新城、水土新城等地,帮我们对接选址,现在我们准备扩充产能,又找到他们也是欣然应允。”赵波点赞两江新区营商环境,“我们目前准备新一轮融资,两江新区有关部门也正积极帮助我们对接。”

  与此同时,云航时代也积极与两江协同创新区以及重庆大院大所对接,加强科研合作与人才培养,目前在重庆本地吸纳60余名人才。

  未来,云航时代将重点突破钛合金粉末,加强粉、粉、合金粉等领域突破,成为高性能、高质量、可定制化高端金属粉末材料供应商。


 
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