工信部已經嗅出了危機的味道。2012年12月14日,工信部副部長蘇波在增材制造技術國際論壇上透露,中國將提速3D打印技術的研發(fā)和產業(yè)化。這一信息標志著3D打印正式納入了中國工業(yè)主管部門的視野。
一、激光快速成形將是3D打印率先突破的方向
激光快速成形是較為成熟的先進制造方式,激光快速成形是3D打印制造的一種,是利用計算機模擬切片的技術,逐步利用高能激光束熔化送到熔池中的粉末,如金屬、陶瓷、塑料、砂等,從而逐步堆積成一定形狀的零件和部件。說的形象點,就是先利用計算機切片,將零件分成一層一層,然后每一層利用類似于“十字繡”的工藝,一點一點用激光配合金屬粉末堆積,最后一層一層拼接起來。
由于該技術將多維制造變?yōu)楹唵蔚挠上轮辽系亩S疊加,大大降低了設計與制造的復雜度,甚至可以制造傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結構,如封閉內部空腔、多層嵌套等。
快速制造技術與傳統(tǒng)工藝相比具有獨特的優(yōu)越性和特點。
一、突破了傳統(tǒng)去除加工方法的限制,無需零件毛坯和大型鍛造、鑄造設備及模具,可實現(xiàn)材料制備與成型的一體化,顯著縮短零件制造周期、降低制造成本、提高材料利用率;
二、在同一套生產系統(tǒng)上可進行不同材料零件的制造,具有廣泛的材料及設計適應性;
三、整個生產過程數字化,可以方便地通過材料及工藝的調節(jié)與控制,實現(xiàn)多種材料在同一零件上的集成制造,滿足零件不同部位的不同性能需要;
四、由于采用非接觸加工的方式,沒有工具更換和磨損之類的問題,無切割噪音、振動以及廢水、廢料等排放,符合現(xiàn)代綠色制造理念。
快速制造思想產生于上世紀80年代。1992年,美國DTM公司(現(xiàn)已并入美國3DSystems公司)研制成功世界第一臺采用粉末材料的激光快速制造裝備。美國、德國、日本等國的制造企業(yè)將之用于蠟、砂型的快速制造,大大提升了傳統(tǒng)鑄造工藝的技術水平。
激光快速成形在航空航天、汽車、船舶制造領域優(yōu)勢巨大
快速成形技術是一種數字化的添加材料成型技術,對于產品的幾何形狀并沒有約束,可以說“只要你想得到,我就可以做出來”。因此,設計零部件時可以采用最優(yōu)的結構設計,而無需顧慮加工問題。而這正是快速制造技術最大優(yōu)勢所在——拓展設計人員的設計空間,尤其是在航空航天、武器裝備、汽車等動力裝備結構復雜的高端領域。
激光制造技術在航空領域的應用直接體現(xiàn)在航空用鈦合金結構件的直接制造以及航空發(fā)動機零件的快速修復方面。