港研制新型低成本金属3D打印机耗材 大大减降低产业门槛

　　

　　【明报专讯】生产力促进局首席顾问（工业4.0及增材制造）单铭贤表示，3D打印机市场的发展像2D打印市场一样，设备价格愈卖愈廉宜，而耗材成为了重要的盈利点。

　　智慧材料科技总经理黄曼利（左）对生产力促进局的技术方案很有信心，计划投资7000万元在珠三角设立新厂房生产3D打印金属粉末。旁为单铭贤。

　　现时，FDM 3D打印机售价已经很低，但金属3D打印机售价仍普遍逾100万元，但也在渐渐降价；但专供金属3D打印机使用的金属粉末耗材，价格仍然非常高，以不锈钢粉末为例，每公斤售价达1800元至3000元。

　　现有业者生产良率仅两成多

　　单铭贤指出，专供金属3D打印机使用的金属粉末耗材昂贵，因为金属粉末必须够幼细，直径在30微米以下，形状要接近球体。现时，大部分生产商的生产良率（Yield Rate）约两成多。因为生产良率低，间接令到3D打印金属粉末的生产成本居高不下。

　　此外，现时绝大部分3D打印金属粉末都是由外国公司生产，由于竞争不足，自然没有诱因减价。他又称，简单来说，供3D打印机使用的金属粉末，是将金属棒以高温熔化，然后再气雾化及冷却制成，原材料价格不太高，绝对是一门高增值生意；以不锈钢棒为例，每公斤售价200多元；但制成供3D打印机使用的不锈钢粉末后，每公斤售价达1800至3000元。

　　金属粉较原材料升值数倍

　　现时，在整个粉末冶金技术市场中，压制和烧结等传统粉末冶金技术仍占94%至96%，新兴粉末冶金技术占4%至6%；其中3D金属打印只占新兴粉末冶金技术市场中的小部分，但增长率不容忽视。根据Technology Market Watch估计，3D打印金属粉末在2015年的需求约181万公斤，到2020年将会增至862.5万公斤，平均每年复合增长率达36.6%。

　　因此，单铭贤和生产力局顾问（工业4.0及增材制造）陈伟伦两年多前就开始构思，如何协助港商打入3D打印金属粉末市场，尤其是五金行业的厂商。箇中关键是，既要做技术转移工作，协助港商掌握有关技术；又要改良有关技术，提高生产良率，才能令港商有较强竞争力。

　　他们约两年前开始研发一套「真空超音速气雾化金属粉末材料生产系统」，从原理来说，这套系统和外国生产商现时使用的系统没有大分别，但他们通过大量研究，改进结构上的细节和尺寸，令生产良率大幅提高，节省生产成本。

　　例如，整合喷嘴及熔体输送管道，缩减喷嘴与雾化点之间的距离，减少能量损失及减少惰性气体使用量；采用可以产生超音速气流的喷嘴结构来减小金属粉末尺寸等。改进后的设计，能够改善熔液流速、气体压力和流速、金属雾化点的飞行距离等影响金属粉末形状及尺寸的重要参数，大幅提高生产出精细金属粉末的比例。

　　生产力局方案生产成本降60%

　　根据该局的测试和计算，系统生产3D打印不锈钢粉末的良率达到约50%，比现时大部分生产商的两成多良率要高出约1倍；此外，若以生产相同重量的不锈钢粉末比较，生产成本可以下降60%。

　　商用系统需占地2.15万方尺

　　现时这套系统已经占地50平方米，并高达6米，是局内最大的一部机器，但他们认为，它只是示范型号，每批次产量只有10公斤；若要用作商业生产，每批次产量至少要达到200至250公斤，最好是有500公斤。若以每批次生产500公斤来设计，系统的生产型号将要占地2000平方米（约2.15万方尺）及高15米。

　　明报记者 薛伟杰