定向能量沉積增材技術（Directed Energy Deposition，DED）是目前較成熟的金屬增材技術之一。在第六屆中國（西安）國際3D列印大會（IAME 大會）期間，格智學院實地探訪了DED相關展位，並對話企業負責人，就展出樣件進一步探討技術特點、發展近況、市場轉化前景等，希望為大家展示DED未來發展趨勢。
3D科學谷白皮書
等離子弧絲材增材製造技術（WPAAM）是DED 3D列印技術的一種，它是以等離子弧作為熱源，以絲材為原材料，掃描成型零件經路徑軟體分層得到的成型路徑，在金屬基板上形成移動的熔池，將外部填充的金屬絲材熔化而成的金屬熔滴，不斷送入熔池，通過在成型路徑上逐點逐道逐層累積金屬材料，實現零件的快速高效高性能成型。
優弧智熔依託諾貝爾獎獲得者丹·謝赫特曼教授團隊的新材料研究院，並通過自主研發創新，突破多項技術瓶頸，實現了完全自主智慧財產權。目前，公司自主研發了等離子弧絲材增材製造側向送絲萬向旋轉機構、BARC-WPAAM1501高性能大型結構等離子絲材增材製造設備（可製備最大尺寸1500mm×1500mm×1000mm的高性能大型複雜結構件）、多熱源復合絲材增材製造等設備。
/ 技術優勢
與傳統鍛造、機加等工藝相比，等離子弧絲材增材製造技術具有以下優勢：
材料利用率高：整體來說，在等離子弧增材製造過程中，絲材的利用率在99%以上；
增材效率高：鈦合金成型效率3kg/h，與傳統製造工藝相比，縮短近75%的加工時間；
性能可靠：鈦合金TC4測試性能滿足AMS7004標準要求，挪威鈦等離子絲材產品已應用空客A350、波音787等零件；
性價比高：材料、設備、能耗成本低，與傳統製造工藝相比，節約近70%的成本。
/ 技術難點
優弧智熔不斷攻克技術難題，持續創新，在研發過程中攻克的難題總結如下：
1. 側向送絲萬向旋轉機構
等離子弧絲材增材製造是側向送絲，這是目前所有絲材增材製造裡面較難的一種送絲方式，因為側向送絲過程中，絲材不是橫平豎直的，它隨著方向千變萬化。所以，等離子弧絲材增材製造首先需要解決的就是萬向送絲旋轉問題，即在哪裡3D列印，絲材旋轉方向立即就可以轉到哪裡。
優弧智熔通過自主研發的側向送絲萬向旋轉機構和四軸以上的運行軟體，從硬體和軟體上成功解決了上述問題，實現了送絲方向實時旋轉。
2. 等離子系統改造
等離子原本用於焊接或者切割，主要能量用來熔化或者切割母材。而等離子弧絲材增材製造需要將能量用來熔絲，部分用於熔化母材，這就需要對等離子電源和等離子槍進行改造，使其能量集中在熔絲上。這是優弧智熔目前已攻克的第二個技術難點。
3. 成型高度跟蹤系統
任何熱加工都存在一定的變形問題。等離子弧絲材增材製造成型的有效距離是7±1mm，過高或者過低都會影響列印質量。優弧智熔自主研發的高度跟蹤系統，不懼工件的任何複雜形貌，可實時跟蹤工件高度進行列印，保證有效距離始終在7±1mm。
當然，在等離子弧絲材增材製造技術開發的過程中，優弧智熔克服的還有很多細節問題，比如熔絲過程中的缺陷、3D列印過程中的路徑規劃等。
/ 應用案例
1. TC4鈦合金上樑架
優弧智熔此次展出的這件上樑架，用於無人機發動機。發動機部位要承受高溫，同時又有較高的強度要求，所以採用耐高溫性和強度俱佳且質量較小的鈦合金列印。
上樑架
2. AZ31鎂合金殼體+火箭模型
優弧智熔的這兩個展件，特殊點就在於材質-鎂合金。
目前國內3D列印鎂合金有兩種方式：粉末列印和絲材列印。粉末列印成型質量很好，但是危險性太大，爆炸事件頻起。安全重於一切，解決了安全問題才有下一步的列印問題。優弧智熔克服鎂合金液滴流淌性弱、極易氧化、成型過程危險等問題，利用自有的絲材技術，開發了鎂合金絲材等離子弧增材製造技術，實現了國內首次等離子弧絲材增材製造鎂合金零件，已在航天行業有成熟應用。
鎂合金殼體
火箭模型
3. TC4鈦合金半球殼體
優弧智熔此次展出的這件半球殼體，意在展示其最新開發的六軸聯動路徑軟體BAT Additive.我們可以很清晰地看到，在迴轉體內生長著橫向和縱向的筋，採用六軸聯動路徑軟體，可實現該列印過程六軸聯動，無需任何支撐即可快速成型，節約材料同時提高效率。
半球殼體
展望
雖然目前，優弧智熔的等離子弧絲材增材製造的部分部件已成功應用於商業航天，但是整體處於認證階段。未來，關於等離子弧絲材增材製造的方向，優弧智熔和國外同類企業是一致的。類似挪威鈦，已經實現在航空航天包括軍機方面的批量零部件供應，如波音、空客、洛克希德馬丁戰機等，類似相對論空間（Relativity Space）也有很多等離子應用。只是，目前等離子弧絲材增材製造技術對中國是完全封鎖的，包括設備封鎖、技術封鎖。
優弧智熔表示，當下要做的事情就是讓等離子弧絲材增材製造這件事情與國外越來越接近。在國內的應用才剛剛開始，希望有更多的高校、研究院所和企業，可以共同致力於等離子弧絲材增材製造的技術開發、工藝研究、標準制定、數據積累等，共同推進等離子弧絲材增材製造的發展與應用。
來源：格致大講堂