本文结合日本沙迪克OPM金属3DD打印+高速切削一体成型技术及国内五轴增减混合加工技术做说明；
2017年1月12日下午由OPM 研究所（日本）/立模激光科技（上海）有限公司主办，创想智造3D打印网/台湾区计算机辅助成型技术交流协会(ACMT)/SIMM深圳机械展协办的《日本最新精密金属3D打印机最新技术研讨会2017》主题会议在深圳宝丽来国际酒店拉开帷幕。创想智造3D打印网就该技术的应用及特点专访了OPM 研究所森本一穗社长。
OPM研究所于2004年创立，是日本第一家专业研发金属3D打印工艺及开展3D打印造形服务的公司。目前在日本的京都、加贺以及日本东北三个据点共计32名员工在从事金属3D打印的研发。
OPM在2014年加入沙迪克（sodick）集团后，开发出了OPM250L这款附带切削功能的金属3D打印机。它最大的特点是可以实现增材制造与减材制造同时进行。也就是说它可以将粗糙的激光烧结表面进行精密的切削加工，以达到设计的尺寸精度和良好的表面光结度。
OPM250L设备主要定位于高精度要求的复杂零件加工和模具造型加工，利用金属3D打印技术，可以一次性快速做出内部复杂的产品及模具。最重要的是，利用3D打印工艺能够在模具内部做出3D随形水路，从而极大提升模具的冷却效率，缩短注塑周期，OPM认为这也是对注塑行业的最大贡献。
“目前金属3D打印技术在日本已经被深入运用于量产中。比如包括丰田在内的大型汽车集团，以及像大型办公用品HP等，他们通过利用3D水路技术，来缩短冷却时间以及提高产品的成形品质的方法已成为常态。现在3D随形水路技术已经在全球各地被大家广为接受和认可。在中国，我们也可以很明确的看到现在也在大范围的普及推动”。OPM研究所森本社长在接受创想智造视频专访时说。
2012年OPM在上海成立了3D打印服务公司“立模激光科技有限公司”，它是OPM在中国市场的一个非常重要的生产基地，成立至今年OPM在上海的生产基地投放了2台OPM250L金属3D打印机，提供从模具到产品的3D打印服务。以日本的应用技术为核心，为中国客户提供高品质的3D打印服务。
当创想智造问到OPM如果看待中国3D打印市场的现状和未来发展时。森本社长表示：“中国市场的发展比日本更加迅猛。我们也将会在中国市场开展比在日本更多的宣传和推广。在中国，现在以大型企业为首已经认可3D水路技术在缩短生产周期、生产成本的作用并在模具制造、注塑生产中积极运用。因此，今后我们会更重视中国市场，除了提供金属3D打印服务以外，也会倾力提供包括设备在内的各种服务”。
利用3D打印工艺能够在模具内部做出3D随形水路，从而极大提升模具的冷却效率，缩短注塑周期，目前，金属3D打印技术在欧美和日本已经被深入运用于注塑模具量产中。比如包括丰田在内的大型汽车集团，以及像办公用品的HP等，他们通过利用3D水路技术，来缩短冷却时间以及提高产品的成形品质的方法已成为常态。
金属3D打印在模具上的应用优势，可以表达为：缩短周期、稳定品质、减少应力开裂变形。从而整体提升模具品质、节省注塑成型成本、提升企业竞争力。
东江作为塑胶模具行业的标杆企业，当然对模具3D打印水路有很深的研究。比如这个实际案例。模腔数为2个，材料为PC，客户要求成型周期为25s，由于PC材料的成型温度比较高，所以冷却水路必须足够充分和均匀。
东江模具分别对此产品进行了传统水路和3D打印的随形水路的设计，通过模流分析软件可以看到两者的差别。相同时间内，传统水路的最高温度在103°C，3D打印的随形水路最高温度为94°C。
在产品达到可顶出温度时，传统水路生产周期21.7秒，3D随形水路生产周期17秒，周期提升4.7秒，提升21.7%。
1、人工成本
(3D水路月产量-传统水路月产量)/传统水路小时产量*人工成本：
(242258-189788)/(3600/21.7*2)*11.67=1845元
2、机台成本
(3D水路月产量-传统水路月产量)/传统水路小时产量*机时成本：
(242258-189788)/(3600/21.7*2)*100=15814元
3、产品价值
(3D水路月产量-传统水路月产量)*产品单价：
(242258-189788)*1.756=92137元
4、节约总成本
机台成本+产品价值+人工成本:
15814+92137+1845=11万
模具为一出二，需要打印2件型芯，模具增加1.6万元3D打印成本。但是，通过注塑周期的缩短所节省的成本11万来计算，实际产生的经济效益比传统水路多了9.4万元。
月度经济效益
综上所述，东江模具采用3D打印的模具随形水路在传统水路基础上，注塑周期提升了21.7%，注塑成本节省了11万，月度经济效益增加了9.4万元。
3D打印增材制造无疑是非常高效快速的一种成型制造方式，但其产品几何尺寸精度和表面光洁度都不太理想，而传统数控机床具有高精准度和易于切削加工等优点，因此，将传统机床与增材制造相结合的混合加工技术可以兼得两者的优点，具有广阔的应用前景。
这样的混合加工设备已经出现不少，其中五轴联动增减混合加工处于技术前沿。增减材料复合五轴数控机床，是将激光技术与五轴高端机床相结合，首先通过激光发生器，按照设定的程序打印出客户所需要的零部件机构，然后自动切换到加工中心刀具头进行进一步的精细加工。
例如知名德国机床厂商德玛吉公司就将铣削加工技术与激光金属沉积加工工艺结合在一起，推出了一款3D金属打印复合5轴加工机床。日前上市公司大连三垒（股票代码：002621）旗下的大连海博瑞思科技有限公司推出了一款五轴联动增减混合机床，将激光近净成形技术和铣削加工技术合二为一，技术创新居国内领先。
据介绍，激光近净成形技术，也叫激光熔化沉积，于上世纪90年代由美国Sandia国家实验室首次提出，美国Michigan大学称为直接金属沉积DMD，英国伯明翰大学叫做直接激光成形DLF，中国西北工业大学黄卫东教授称其为激光快速成形LRF等。后来美国材料与试验协会标准中将该技术统一规范为金属直接沉积制造技术的一部分，即使用激光作为热源，将金属粉通过喷嘴聚集到激光束的焦点，将粉末熔化沉积，并通过机构的相对移动，层层累积获得预期的实体。
相对于其他金属增材制造技术，近净成型技术的优势在于沉积效率高，装备成本低，适合大型复杂零件的接近最终形状的直接制造，可以得到冶金结合的致密金属实体。但其制作零件的尺寸精度和表面光洁度都不太好，一般作为毛坯，需进一步进行机械加工后使用。
将近净成型技术和传统五轴加工技术融合于一体的混合五轴增材制造技术很好的发扬的各自的优点，弥补了对方的缺点。
增减混合五轴加工中心装备的意义在于首先实现了近净成形增材制造从三轴向五轴的飞跃。一般意义上的3D打印，是指三轴或者两轴半方式，使用平面内对三维实体进行沉积打印，造成了复杂零件的表面光洁度差。如果使用空间变换姿态让打印头始终沿着曲面的切向摆动，则打印出的零件表面质量会大大提高。
五轴的空间变姿态意味着任何已有的实体都可作为支撑，也就无需打印辅助的支撑结构，节省了时间，材料和后处理过程。
增减混合五轴加工中心装备的意义其次在于增减混合制造的创新优势。增减混合，可以在堆积过程中交替打印堆积和切削冷加工，从而实现复杂内流道以及干涉曲面等原来无法实现的加工，使结构设计不再受限于工艺，设计者的主要精力着眼于改善零件使用性能。所以增减混合工艺是一个新的工艺，有可能改变制造的方式。
目前大连海博瑞思科技已经完成了实验装置的装配、调试，并且在较短的时间内完成了螺旋曲面、球面、空心不规则曲面等多种零部件的打印测试工作，研发进展顺利。
此外，这款五轴联动增减混合机床还可以实现表面涂层改性、修复再制造和功能梯度材料等功能。
表面涂层改性：可通过在基层表面形成与其冶金结合的添料熔覆层，以达到改善其表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性质的目的。
修复再制造：通过增减混合的方式，在不破坏零件本体性能的前提下，恢复损伤零件的几何性能和力学性能，使零件再次达到使用要求。具有节约成本、节能环保等显著优势。主要应用于航空、航天等领域。
功能梯度材料：可以通过激光熔覆的方法制备功能梯度材料，真正实现成分的梯度分布。如国外某公司制造的汽车座椅安全带模具,该模具是在铜基上熔覆工具钢。铜合金的热传导率几乎是工具钢的6倍，从而达到节约成本的目的。
总结以上几点可以发现，有了这样一台机器，简直什么都能干了，难怪业界称其为创新的利器，万能的实验平台，一步到位完成零件的真正加工中心。
大连海博瑞思科技母公司大连三垒是一家以塑料管道成套制造装备的研发、设计、生产和销售为主要业务的公司。其主要产品为PE/PP双壁波纹管自动化生产线、PVC双壁波纹管自动化生产线、数控单机及精密模具等。相关资料显示，三年前，公司就决定将投入资金在高端机床的基础上延伸发展，结合3D打印技术，机器人技术，研发具备国际领先技术的增减复合五轴数控机床。
