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                            金属3D打印变革传统制造方式
                            发布时间:2017/11/14 15:49:46     来源:鑫泰科技     发布者:manni123

                                十九大报告指出bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,要加快建设制造强国bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,加快发展先进制造业bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,推动互联网bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、大数据、人工智能和实体经济深度融合bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,在中高端消费bg大游官网娱乐、创新引领bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、绿色低碳、共享经济bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、现代供应链bg大游官网娱乐、人力资本服务等领域培育新增长点bg大游官网娱乐、形成新动能bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐。这为我国科技企业的发展指明了方向

                              作为互联网和制造业深度结合的产物bg大游官网娱乐,3D打印技术正在为传统制造业转型升级带来无限新的可能bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐。国际数据公司IDC预计bg大游官网娱乐,未来5年bg大游官网娱乐,全球3D打印市场将以22.3%的年复合增长率扩大bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,2020年达到289亿美元bg大游官网娱乐。

                              精确制造复杂零件

                              美国材料与试验协会增材制造技术委员会将“采用打印头、喷嘴或其他打印技术bg大游官网娱乐,通过材料沉积的方法制造物体”定义为3D打印bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐。近年来bg大游官网娱乐,3D打印技术得到了快速发展bg大游官网娱乐。

                              3D打印通常是指利用低成本bg大游官网娱乐、功能简单的桌面级设备进行的增材制造bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,即面向大众的bg大游官网娱乐、普及版的增材制造bg大游官网娱乐。那么,什么是增材制造bg大游官网娱乐?西安铂力特增材技术股份有限公司北方区域经理左全杉介绍道,通过数字化增加材料的方式进行的制造即为增材制造bg大游官网娱乐。对应地,传统的机械加工方法是“减材制造”,锻造或铸造方法是“等材制造”bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐。

                              “增材制造具有无模具快速自由成形bg大游官网娱乐、全数字化、高柔性等技术特征bg大游官网娱乐,可以制造近乎无限复杂的几何结构bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,可应用于绝大多数材料种类的制造bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐!弊笕急硎綽g大游官网娱乐,新产品的快速开发bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、个性化制造bg大游官网娱乐、传统技术难以应对的极端复杂结构件bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、最优化设计显著提升产品功能都是增材制造的重要应用方向。

                              尽管增材制造技术有着广阔的应用前景,但仍有人认为bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,3D打印存在致命的缺点bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,因为其所打印实物的结构中存在孔隙。对此bg大游官网娱乐,清华大学天津高端装备研究院增材制造技术研究所副所长郭超从技术和应用层面作出了解释bg大游官网娱乐。郭超表示bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,“这种现象确实存在bg大游官网娱乐,但并不是所有的材料都会出现这种现象。通过X射线断层扫描进行检测bg大游官网娱乐,我们发现bg大游官网娱乐,电子束3D打印的致密度达到了99.96%bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,已经非常高了bg大游官网娱乐,接近于全致密度bg大游官网娱乐g大游官网娱乐bg大游官网娱乐!

                              郭超所言的电子束3D打印其实是金属3D打印的一种方式。郭超表示bg大游官网娱乐,3D打印是一种变革式的生产方式bg大游官网娱乐,而金属3D打印就是这种“变革式生产方式”的重要类型。

                              “金属3D打印可以分为熔覆类和粉床类两种类型bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐!惫樯艿纀g大游官网娱乐bg大游官网娱乐,“前者具有较高的生产效率,通常适用于大型零件的打印bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,但是它的精度不够高,可以看出非常明显的分层现象bg大游官网娱乐;后者最大的特点是精确bg大游官网娱乐,可用于中小零件及形状复杂零件的制作bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐!贝幽芰吭吹慕嵌然,粉床类打印又可以分为激光和电子束bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐!澳壳笆褂眉す獯蛴〉牧慵ざ却蟾盼幻鬃笥襜g大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐g大游官网娱乐!

                              获得更高力学性能

                              随着金属3D打印技术逐渐应用到产业,一些相应的力学性能问题也引发了学界和业内人士的思考。在技术构思期,常见的质疑如金属增材制造技术能够实现极高力学性能吗?有原型制造专家甚至断言:已有的快速成形技术所获零件性能都不高,只能用于原型制造bg大游官网娱乐。而技术发展期bg大游官网娱乐,人们又会问bg大游官网娱乐,铸态材料如何实现锻件性能?

                              事实上,伴随着金属3D打印技术应用转化的深入推进bg大游官网娱乐,这些问题的答案也逐渐清晰bg大游官网娱乐。左全杉表示bg大游官网娱乐,金属增材制造产品的力学性能主要表现为三个方面:成分均匀bg大游官网娱乐,从粉末成形到小熔池凝固基本无宏观偏析bg大游官网娱乐;材质致密,固/液界面平滑bg大游官网娱乐,能够实现充分补缩bg大游官网娱乐;组织细小bg大游官网娱乐,可以达成快速凝固bg大游官网娱乐。由此看出bg大游官网娱乐,“增材成形原理并不排除实现极高力学性能的可能性bg大游官网娱乐,只要成形点的材料性能高bg大游官网娱乐,而且点与点bg大游官网娱乐、道与道bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、层与层之间良好结合,金属增材制造技术完全可以实现极高力学性能”bg大游官网娱乐。

                              针对铸态材料与锻件性能的优劣问题,左全杉说bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,“为什么一般情况下锻件性能优于铸件性能bg大游官网娱乐?从材料学角度讲bg大游官网娱乐,造成铸件性能低的原因主要是缩松bg大游官网娱乐、组织粗大bg大游官网娱乐、杂质集中分布等方面的因素bg大游官网娱乐,而金属3D打印的激光立体成形件具有明显的成分均匀、材质致密bg大游官网娱乐、组织细小bg大游官网娱乐、杂质均匀分布的特点,补足了铸态材料的缺陷bg大游官网娱乐!

                              此外bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,也有质量专家对金属3D打印构件在工程应用期的使用性能表示忧虑bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,指出逐点制造如何保持整体性能的一致性bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐?铸件和锻件的成形条件真的是处处一致吗bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐?对此bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,左全杉表示bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,由于金属增材制造的逐点成形提供了逐点控制的条件bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,反而更有机会实现整个零件成形条件的高度一致性g大游官网娱乐bg大游官网娱乐!暗比籦g大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,这种高度一致性的前提是对构件的成形过程以及装备的高控制精度有着全面深刻的科学认识bg大游官网娱乐!弊笕疾钩涞纀g大游官网娱乐bg大游官网娱乐,“获得更高力学性能的前景其实是发展增材制造的专用合金体系bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐g大游官网娱乐bg大游官网娱乐!

                              3D打印的力学问题也是郭超在研究过程中遇到的重要问题bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐!傲私3D打印bg大游官网娱乐,特别是金属3D打印的人bg大游官网娱乐,都知道3D打印一个特别重要的考量就是要降低应力bg大游官网娱乐,避免打印过程中的变形bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐!惫硎,“温度相差越大bg大游官网娱乐,应力越大。而目前的金属电子束技术具有更高的能量密度和粉床温度bg大游官网娱乐,可以实现制造bg大游官网娱乐、热处理一体化bg大游官网娱乐,在打印过程中已经特别不容易变形或开裂bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,不需要传统制造方式中后续进行的金属材料的热处理工艺bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐!

                              解决传统工艺难题

                              目前,金属3D打印技术主要应用于航空航天bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、医疗植入体等领域bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐。郭超表示bg大游官网娱乐,在航空航天领域bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,激光3D打印有很多应用bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,“因为它可以制造一些轻量化的bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、复杂的结构bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,而电子束的一个‘杀手锏级’的应用,也是目前工业上非常经典的应用,就是航空发动机的低压涡轮叶片bg大游官网娱乐g大游官网娱乐!焙娇疹崖梁辖鹨镀闹圃斐杀居刖苤旖咏,而重量轻30%,“可以预见的是,未来十年bg大游官网娱乐,铸造行业传统工艺被3D打印替代是不可阻挡的潮流”bg大游官网娱乐。

                              左全杉介绍道bg大游官网娱乐,金属增材制造技术在航空航天领域的应用体现为高性能修复、极端复杂的结构件制造、功能强化bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、减重四个方面bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐。以美国AeroMet公司为例bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,该公司采用金属增材制造中的激光立体成形技术使F15战斗机中机翼梁的检修周期缩短为1周,F15飞机腐蚀损伤零件的更换周期大幅度缩短。而瑞士洛桑联邦理工学院采用激光立体成形技术修复单晶涡轮叶片,单晶涡轮叶片修复中损伤叶片的激光修复时间仅为1~3分钟/片。

                              近年来,医疗植入体沿着从标准化到个性化的轨糱g大游官网娱乐bg大游官网娱乐?焖俜⒄bg大游官网娱乐。郭超说,“目前来讲,国内外市场上普遍使用的都还是标准化的植入体bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,下一步的趋势是个性化bg大游官网娱乐,即每一个骨骼植入体不仅尺寸相异bg大游官网娱乐,形状和外观也不同!蓖ü隒T扫描技术紧密结合bg大游官网娱乐,3D电子束打印可以根据患者的具体情况定做骨头bg大游官网娱乐!吧璩隼吹慕峁ü只椒ê芸煨纬尚枰男薷刺,把图纸发过去即可直接制作实体构件bg大游官网娱乐,72小时之内,这个植入体就能到达医生手上bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,为患者进行手术bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐!

                              “3D打印的骨骼构件有一个非常明显的特点就是其表面特殊的二级网格状结构bg大游官网娱乐,是一种仿生结构,模拟人体的骨骼bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐。这种结构植入到人体之后,骨头可以直接生长到电子束打印的构件中,形成非常好的生物固定bg大游官网娱乐。这也是电子束3D打印目前在医疗行业应用非;鸨脑bg大游官网娱乐g大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐!惫衔猙g大游官网娱乐,“只需五到六年,3D打印在骨科方面的应用会快速覆盖到整个医疗行业bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐g大游官网娱乐bg大游官网娱乐!鑫泰数控加工中心机器人龙门

                              未来bg大游官网娱乐,郭超希望金属3D打印技术更加注重核心零部件的自主化bg大游官网娱乐,包括电子枪bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、配套电源bg大游官网娱乐、聚焦扫描线圈bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、高度线圈驱动bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐g大游官网娱乐!3D打印是系统化的工程bg大游官网娱乐,是一套完整的解决方案bg大游官网娱乐,要注重核心材料工艺自主化,从粉末材料到工艺参数包再到粗糙度bg大游官网娱乐、致密度、化学成分以及强度bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐、疲劳等性能bg大游官网娱乐bg大游官网娱乐,形成‘材料—参数—性能’数据库bg大游官网娱乐!贝送bg大游官网娱乐,郭超表示bg大游官网娱乐,“希望‘3D打印+’注重更加民用化的方向,这也是3D打印未来发展的一个重要趋势bg大游官网娱乐!
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