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[热点追踪]3D打印,这个加法不简单-西部网 陕西新闻网终极br 69
* 来源 :http://www.mobinkuw.com * 作者 : * 发表时间 : 2018-02-03 22:05 * 浏览 :

   首届中国(哈尔滨)航空航天3D打印材料及应用制备技术博览会上,小型3D打印机打印出的精细工艺品吸引观众驻足。

  ▲ 首届中国(哈尔滨)航空航天3D打印材料及应用制备技术博览会上,一台小型3D打印机正在打印小老鼠。

展现区展示的3D打印钛合金牙齿。

  将一件货色制造出来,有多少种办法?在近日举办的首届中国(哈尔滨)航空航天3D打印材料及利用制备技术展览会暨高峰论坛上,有专家称,制造业有三大制造法,它们是等法、减法、加法。

  青铜器时代,人们将原材料熔化浇铸成形,成品的材料与原材料相等,这是制造业的“等法”;传统工业时期,人们拿到原材料,车铣刨磨,去除多余的部分,最终成型,这是制造业的“减法”;数字制造时代,3D打印则让制造变成“加法”,通过打算机分层软件将物体的三维模型进行均等切分,还原成二维的切面,而后一层一层累积打印出来。所以3D打印又被称作增材制造,被誉为将带来“第三次工业革命”的新技术

  加法是数学中最基础最简略的法令,但在制造业中,3D打印这个“加法”却并不简单。想知道它的不凡之处在哪吗?请听记者为你逐个道来。

  加法的运用不简单

  增材制造具备柔性化、低本钱、集成化、智能化特色,发展潜力巨大

  3D打印的产品常常很酷炫。

  在中国航天科工集团有限公司增材制造翻新中心的展示大厅里,就摆放着一些“酷炫”的部件:它们结构复杂,不少还有精致的镂空,有的似花儿盛开,有的如蜂窝集簇。

  “这些零件用传统机器加工手段实现不了。”中国航天科工增材制造创新核心工作人员李晶莹介绍,传统机械加工通过切削等方法对原材料进行减材制造,而3D打印是将增材制造粉末一层层叠加,最后完成整机的制造。在航天领域,绝大部分零件并不规整,经常外形独特且需保障足够轻盈,因此,增材“从无到有”的叠加方式比传统机械加工“从多到少”的切削方式更为高效。

  “增材制造拥有柔性化、低成本、集成化、智能化的特点,在航天范畴蕴藏着很大发展潜力。”航天科工团体第三研讨院院长张红文研究员说,航天产品中,内部轻量化异型精致构件、中小型超复杂薄壁带型腔构件、支撑骨架+名义蒙皮的复杂构造件、舱体骨架梁框类等大型主承力整体构件,对增材制造的技术需要尤为迫切。比如有一种常用的航天产品构件,使用传统制造技术十分庞杂,而用3D打印技术可以把制造周期从两个半月缩短到10天,成本可能下降三分之一。

  张红文介绍,增材制造可以推动产品设计创新,使产品结构一体化,可将数十个、数百个甚至更多零件组装的产品一体化设计后,3D打印一次制造出来,大大简化了制造工序;并可使结构更加紧凑,大大减少了品德与体积;还可节省制造和装配成本,消除装配误差。

  北京航空航天大学传授王华明院士表现,3D打印技术已成为制造技术大家庭中的“明星成员”,但这并不象征着所有构件都适合使用3D打印技术来制造。“3D打印技术应该用于制造尺寸无比大、结构无比复杂、性能恳求异样高的构件。因为在这类构件中,3D打印技术与传统的减材加工技术比较,更能节俭材料、方便加工、缩短周期、降落成本。”

  王华明还列举了中国C919大型客机的例子。该机型机头驾驶室的主风挡窗框,就是用3D打印技术制成。“中国商飞公司如果从国外订货,周期至少两年,仅模具费用就需要1300万元。他们找到我们时工期仅剩55天,我们岂但如期实现,还将成本降至120万元。”

  加法的材料不简单

  3D打印带来了原材料的改造,生产出很多新型材料

  3D打印这个加法,推翻的不仅是制造技术和制造设备,它也带来了原材料的改革。

  “3D打印既是新工艺,更是新材料。”王华明介绍,他率领的研发团队在3D打印研发实际中,可能合成很多用传统方式无奈合成的材料,也可以解决传统制备材料过程中无法解决的天花板问题。

  比喻研发团队为AP1000核电机组打印的管道,长15米、直径6米、管壁厚度超过200毫米,是个硕大无朋。因为核电对保险性能要求极高,钢材往往需要加碳来进步强度。然而,当钢中碳含量升高时,硬度、强度诚然提高,塑性、韧性却会降低。按照传统制造方式,核电用钢必须要达到0.20的含碳量,才华满足强度需要。而当它们用3D打印来制造时,异景发生了:打印出的钢材含碳量仅为0.04,强度却比传统冶炼方式制出的钢材还高。起因在于,3D打印出来的钢材晶粒可以达到微米级,并做到绝对均匀,这是传统冶金技术无奈做到的。

  “含碳高的钢材脆,不能在低温下使用。这种钢材却能够在零下10摄氏度到零下95摄氏度中应用,这是技术革命。”王华明说,3D打印变革了冶金技术,“咱们当前将使用3D打印生产极其条件下的材料,这是重要的发展方向”。

  3D打印的原材料与个别制造业原材料有很大不同,达数百种之多,目前以金属粉末材料和高分子线材最为常见,而工业制造中大量采取的是金属粉末材料。据统计数据分析,2016年,全球增材金属粉末市场达到2.5亿美元;预计到2025年,港六彩现场开奖成果,将到达50亿美元的规模,年复合增添率将近40%。

  “在我国,增材制造产业堪称设备先行了一步。当初,海内做装备的企业热气腾腾。而随着全部增材制造设备的快速发展,增材粉末市场将来也会大有可为。增材制造对粉末资料的请求很高,不仅球形度、流动性、松装密度要好,还需要很低的含氧与杂质含量等精良机能,这与传统的冶金粉末材料有明显差异。”航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司副总经理刘振军先容,由于钛合金存在熔点高、活性高的特殊性质,增材制作专用钛合金粉末是制备难度较大的一种耗材粉末。他所在的海鹰哈钛公司通过两年时间,4949496最快开奖结果,先后攻破了真空感应悬浮熔炼、惰性气体雾化制粉等多项关键技巧,实现了首台国产冷坩埚真空感应熔炼气雾化钛合金制粉设备的集成制造,实现了增材制造专用钛合金粉的出产,攻破了国外增材制造金属原材料的市场垄断跟技术关闭。

  据悉,该名目投产后,每年可生产30吨优质钛合金粉末产品,一方面解决了国家军工、国防单位所需要的高性能钛合金粉末供应;另一方面,也促进了国内金属粉末制备技术发展,提前布局未来寰球增材制造原材料市场。

  加法的前景不简单

  3D打印是推进制造业向智能制造转型的重要力量,发展势头迅猛

  3D打印是一项颠覆性的立异技术,被美国自然科学基金会称为20世纪最重要的制造技术翻新,进入21世纪后,更是推动制造业向智能制造转型的重要力量。

  “3D打印始于1986年,从2010年左右开始,发展大幅度加速。从它的市场规模来讲,1995年时才3亿美元,2016年已达到60.6亿美元。”香港城市大学副校长吕坚教养说。

  我国虽为3D打印行业的后起之秀,但发展势头迅猛。2012年至2016年,国内3D打印产业市场范围由1.61亿美元增至11.9亿美元,占寰球市场范畴的比重由7%升至19.64%。目前,我国3D打印主要集中在家电及电子破费品、建造、教诲、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其余交通工具、航空航天等范围。其中,3D打印最大的须要辨别来自民用花费、工业设计跟航天军工。

  “增材制造技术是一个纵向产业链超级长,横向覆盖面超级广的技术。”西安国家增材制造创新中央副总工程师、金属材料研究所所长张丽娟说,3D打印技术从材料到软件、装备、工艺、后处理以及应用是一个纵向的长产业链;而它的横向应用领域涵盖航空航天、医疗、民生、建筑等良多领域。“我国要在智能制造中赶上先进国度,必需进行跨领域跨单位配合。”

  为此,一些企业已经开端布局3D打印全产业链的开发。

  中国航天科工增材制造创新中心副总监侯继伟说:“咱们不仅发展3D技术,还要发展全体产业。”简单来说,3D打印产业链需要具备材料供给商(上游)、装备制造商(中游)、服务供给商(下游)3个环节。目前,航天科工在产业链的上中下游均有布局,在金属增材制造粉末材料研发、面向增材制造的结构设计优化、增材制造成形工艺开发、增材制造设备自主研制等方面,取得了多项关键技术冲破。

  与此同时,一些领域则对3D打印技术有着更多需求。

  “增材技能领有个性化定制的特点,在航空航天领域存在非常广泛的应用。航空工业基本是属于小批量生产的行业。从成本而言,增材制造在小批量生产方面具有优势。世界上最大的航空公司如空客公司、波音公司,每年飞机的总产量也不过在700架左右,因此采用3D打印技术对这个行业具备相当重要的意思。”中国商用飞机有限任务公司增材制造中央主任张嘉振介绍,中国商飞公司大飞机上应用的一些整机就是3D打印制造的。他表示,3D打印这种革命性技术未来在航空领域的应用还将更加深入普遍,会影响到飞机的预研、设计、生产、取证、客服、回收等各个环节。

  总之,3D打印是一种代表未来的制造技术,它还有很长的路要走,还将开拓更广大的应用地图。经济日报?中国经济网记者 佘惠敏撰文/摄影

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