3D打印將金屬粉末“變廢為寶” 科技成果轉化跑出“加速度”

“轟隆，轟隆”，中機新材料研究院（鄭州）有限公司實驗操作室，機械運轉的聲音不間斷響起。以往，需按傳統制造工藝將金屬小方塊分塊加工、逐件拼接，再環環相扣的“金絲軟甲”，如今在金屬增材制造技術的加持下，正實現從部件到整體的一體化成型突破。

作為我國高端裝備與新材料產業發展的關鍵核心技術，金屬3D打印以金屬粉末為“數字黏土”，實現了核心精密零部件的精準構建；超高速激光熔覆將廢舊金屬基材“變廢為寶”，為航空航天關鍵部件修復、汽車模具表面強化等領域注入創新動能。

“轟隆，轟隆”，中機新材料研究院（鄭州）有限公司實驗操作室，機械運轉的聲音不間斷響起。以往，需按傳統制造工藝將金屬小方塊分塊加工、逐件拼接，再環環相扣的“金絲軟甲”，如今在金屬增材制造技術的加持下，正實現從部件到整體的一體化成型突破。作為我國高端裝備與新材料產業發展的關鍵核心技術，金屬3D打印以金屬粉末為“數字黏土”，實現了核心精密零部件的精準構建；超高速激光熔覆將廢舊金屬基材“變廢為寶”，為航空航天關鍵部件修復、汽車模具表面強化等領域注入創新動能。

01、高層次人才齊聚“鄭”干出一番“新”事業

“將現有科研成果與鄭州當地前沿產業深度融合，為產業發展注入創新動能。”這是中機新材料研究院(鄭州)有限公司總經理范斌初到鄭州時的愿景。

2021年4月簽約后，在鄭州高新區的“護航下”團隊全員落戶鄭州，9月，入住鄭州人才公寓。10月，34套價值8000多萬元的設備安裝到位，11月，中試線調試成功，12月，完成年度經濟與科研創新考核指標。

從對接洽談到簽約僅用1天，從勞動關系轉移到設備調試成功僅耗時7個月。這組數據見證著“鄭州速度”與“企業效率”的雙向奔赴，“鄭州溫度”讓科技成果轉化跑出“加速度”。

2014年研究生畢業后，范斌入職中國機械總院輕量化研究院，與團隊圍繞高性能3D打印材料制備及應用開展基礎研究。“當時，我感到受限于環境、政策等因素，研發團隊想要進行轉移轉化很難。”范斌坦言，為推動科技成果走出實驗室、邁向產業化，依托中國機械總院輕量化研究院的*平臺優勢與前沿技術成果，成立中機新材料研究院成為破局的關鍵選擇。

但地址選在哪成為犯難的考慮？得益于鄭州區位優勢、產業基礎和針對新型研發機構的一系列優惠政策，乘借“科改行動”政策東風，包括范斌在內的核心技術團隊碩博士20余人“自帶嫁妝”，累計投入經費超1億元，擼起袖子決定在鄭州干出一番“新”事業。

起初，范斌心中也曾忐忑不安，這番“新”事業究竟能否在鄭扎根成功？

“讓科研人員成為企業的‘主人’，創新自然有了內生動力。”范斌透露，面向關鍵崗位核心骨干，公司采取核心團隊持股、社會基金入股等多元化投入模式，搭建員工持股平臺將人才與企業發展深度綁定。“這種利益共享機制會讓研發團隊迸發出強勁活力，也為科技成果轉化注入‘源頭活水’。”他語氣中透著篤定。

這份篤定也帶來“喜報”。截至2024年底，公司累計申請專利67件（其中國際發明專利7件，發明專利64件），累計授權專利39件（其中國際專利7件，發明專利37件），辦理登記軟件著作權12件，修訂國家標準12項（其中牽頭1項）。

02、五大專業實驗室構筑創新高地

作為專注于金屬增材制造材料研發與應用的創新平臺，研究院內設五大增材制造專業實驗室，已建成投入使用18條中試產線，構建起從粉末制備、3D打印到超高速激光熔覆技術的全鏈條技術體系。

“金屬3D打印是高端裝備與新材料產業發展的關鍵核心技術。”3D打印事業部副總經理李成杰博士介紹，錨定增材制造這一關鍵領域，中國機械總院與河南省有戰略合作框架協議，解決增材制造專用材料的國產化問題，補齊河南在高端裝備制造領域的技術短板。

“這是目前跟心血管病醫院聯合開發的心臟二尖瓣成形環的一個植入體，它就是用超精密金屬3D打印技術，應用于生物醫療領域的產品，可以完全替代進口，使用成本上也實現‘腰斬’。”李成杰博士介紹，其研發的鋁合金、鈦合金等3D打印零部件，也在航空航天等多領域應用。

盡管河南具備產業基礎優勢，研究院初入鄭州時仍面臨上下游企業協同不足的挑戰。為此，研究院在科技部門指導下牽頭搭建河南省增材制造產業技術創新戰略聯盟，并對接省級新型研發機構等科研平臺，構建起“政府引導、企業對接、科研支撐”的協同創新機制，加速技術成果在豫推廣落地轉化。

研究院與黎明重工股份有限公司的技術合作也正源于此。“我們是從2010年開始生產立磨，其間受困于立磨表面磨損難題，但在市面上沒有找到解決辦法。”2021年，黎明重工股份有限公司立磨研發首席工程師孔金山來研究院技術參觀，了解到超高速激光熔覆技術，找到了破解之法。

超高速激光熔覆技術實驗室副主任徐一斐介紹，該技術通過優化粉末束流軌跡，提升傳統激光熔覆效率，針對零件表面耐磨、耐腐蝕、耐高溫及抗氧化等性能需求，可制備鐵基、鎳基等多種功能復合涂層，成功解決立磨輥面耐磨難題。

03、產學研協同創新人才培養新路徑

“人才是研究院創新發展的關鍵。”范斌在談及未來規劃時強調。當前，研究院正處于從實驗室研發邁向中試轉化的關鍵階段，未來定位不只于科研，更將憑借技術優勢主動探索應用場景，而高端人才隊伍的建設，正是實現這一目標的核心引擎。

模具加工及延壽技術實驗室主任助理胡啟鵬博士，正是研究院高端人才隊伍建設的杰出代表。2021年，他隨團隊從北京來到鄭州。2024年，他依托鄭州大學與研究院聯合培養的博士后項目，深入新材料研發領域。

“鄭州這邊也給我們提供了很多政策，人才補助及申請科研基金為我們科研工作者提供了資金保障和發展平臺。”面對市場對成本控制與性能提升的雙重需求，胡啟鵬及團隊創新研發出“雙金屬”材料。

“一些企業對產品表面的使用度高，‘雙金屬’材料表面采用高性能材料，內部則以具有一定性能的材料替代，在保證產品性能的同時，有效降低生產成本，極大提升產品的市場競爭力。”胡啟鵬說道。

如今，團隊研發的金屬粉末已成功應用于礦山裝備、工程機械的修復再制造領域，并與國內多家龍頭企業、鄭州高新區裝備制造業龍頭企業建立了產學研合作關系，推動技術成果加速轉化落地。