工信部已經(jīng)嗅出了危機(jī)的味道。2012年12月14日,工信部副部長(zhǎng)蘇波在增材制造技術(shù)國(guó)際論壇上透露,中國(guó)將提速3D打印技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。這一信息標(biāo)志著3D打印正式納入了中國(guó)工業(yè)主管部門(mén)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(jìn)制造方式,激光快速成形是3D打印制造的一種,是利用計(jì)算機(jī)模擬切片的技術(shù),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(shuō)的形象點(diǎn),就是先利用計(jì)算機(jī)切片,將零件分成一層一層,然后每一層利用類(lèi)似于“十字繡”的工藝,一點(diǎn)一點(diǎn)用激光配合金屬粉末堆積,最后一層一層拼接起來(lái)。
由于該技術(shù)將多維制造變?yōu)楹?jiǎn)單的由下至上的二維疊加,大大降低了設(shè)計(jì)與制造的復(fù)雜度,甚至可以制造傳統(tǒng)方式無(wú)法加工的奇異結(jié)構(gòu),如封閉內(nèi)部空腔、多層嵌套等。
快速制造技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比具有獨(dú)特的優(yōu)越性和特點(diǎn)。
一、突破了傳統(tǒng)去除加工方法的限制,無(wú)需零件毛坯和大型鍛造、鑄造設(shè)備及模具,可實(shí)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(chǎn)系統(tǒng)上可進(jìn)行不同材料零件的制造,具有廣泛的材料及設(shè)計(jì)適應(yīng)性;
三、整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化,可以方便地通過(guò)材料及工藝的調(diào)節(jié)與控制,實(shí)現(xiàn)多種材料在同一零件上的集成制造,滿(mǎn)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(méi)有工具更換和磨損之類(lèi)的問(wèn)題,無(wú)切割噪音、振動(dòng)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(chǎn)生于上世紀(jì)80年代。1992年,美國(guó)DTM公司(現(xiàn)已并入美國(guó)3DSystems公司)研制成功世界第一臺(tái)采用粉末材料的激光快速制造裝備。美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)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(shù)水平。
激光快速成形在航空航天、汽車(chē)、船舶制造領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)巨大
快速成形技術(shù)是一種數(shù)字化的添加材料成型技術(shù),對(duì)于產(chǎn)品的幾何形狀并沒(méi)有約束,可以說(shuō)“只要你想得到,我就可以做出來(lái)”。因此,設(shè)計(jì)零部件時(shí)可以采用最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而無(wú)需顧慮加工問(wèn)題。而這正是快速制造技術(shù)最大優(yōu)勢(shì)所在——拓展設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)空間,尤其是在航空航天、武器裝備、汽車(chē)等動(dòng)力裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高端領(lǐng)域。
激光制造技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用直接體現(xiàn)在航空用鈦合金結(jié)構(gòu)件的直接制造以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件的快速修復(fù)方面。