3d打印技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

3d打印技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

2012年4月，英國《英國理論家》雜志宣布，3d打印技術(shù)將與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式相結(jié)合，以促進第三次輕工業(yè)的實現(xiàn)。傳統(tǒng)制造技術(shù)是“減材制造技術(shù)”,3D打印則是“增材制造技術(shù)”,它具有制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢,被譽為“第三次工業(yè)革命最具標志性的生產(chǎn)工具”。3建立現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)制造后的后打印技術(shù)3D打印最大優(yōu)勢在于拓展設(shè)計人員的想象空間只需在電腦中繪制一個三維鼠標圖,按下“確定”鍵,一個實實在在的鼠標外殼就可“打印”出來按照傳統(tǒng)的制造方法,制造一個普通的鼠標外殼,大約需要七八道工序:繪制草圖、制作泥模、雕刻鼠標原型、生產(chǎn)出模具、用壓力將熔化的塑料注進模具,再冷卻成型……如果借助3D打印,你只需要在電腦中繪制一個三維鼠標圖,按下“確定”鍵,稍等一會兒,一個實實在在的鼠標外殼就可“打印”出來。從復(fù)雜的工業(yè)零件到日常生活中的鍋碗瓢盆,只要有三維數(shù)據(jù)和相應(yīng)的材料,無需借助模具或刀具,就可以被“打印”出來。3d打印技術(shù):設(shè)計與制造的二維疊加據(jù)專家介紹,3D打印參照的是打印機技術(shù)原理,分層加工:將計算機設(shè)計出的物體分解成若干層平面數(shù)據(jù),然后把金屬、陶瓷等粉末材料按平面數(shù)據(jù)燒結(jié),形成一個平面形狀,再通過層層累積疊加,生成一個立體物體。與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同,3D打印將多維制造變?yōu)楹唵蔚挠上轮辽系亩S疊加,從而大大降低了設(shè)計與制造的復(fù)雜度。同時,3D打印還可以制造傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結(jié)構(gòu),尤其適合動力裝備、航空航天、汽車等高端產(chǎn)品上關(guān)鍵零部件的制造。華中科技大學(xué)快速制造中心是我國最早研發(fā)3D打印技術(shù)的單位之一,該中心主任史玉升認為,3D打印技術(shù)最大的優(yōu)勢在于能拓展設(shè)計人員的想象空間:“只要能在計算機上設(shè)計成三維圖形的東西,無論是造型各異的服裝、精美的工藝品,還是個性化的車子,如果材料問題解決了,都可以打印。”史玉升甚至這樣暢想:將來的某一天,準備出國的人在出門前覺得所穿鞋子太大眾化了,可以自己設(shè)計并“打印”出一雙獨一無二的鞋子;然后開著早已“打印”好的個性化的轎車奔向機場;登上飛機得知,這是一架“打印”出來的飛機……d打印技術(shù)帶來的發(fā)展機遇大到飛行器、賽車,小到服裝、手機殼都可3D打印。美國小型家用3D打印機“每4公里有一臺”。中國正開發(fā)一款1萬元左右的3D打印機,將向?qū)W校推廣與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比,3D打印具有加工成本低、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料等明顯優(yōu)勢,從航空、動力裝備到醫(yī)療、體育、影視等諸多領(lǐng)域,均可大顯身手。事實上,在美英等國,3D打印技術(shù)已有較為廣泛的應(yīng)用。大到飛行器、賽車,小到服裝、手機殼,制造廠家借著3D打印的東風(fēng),煥發(fā)出新的生命力。由于3D打印制品能實現(xiàn)產(chǎn)品的自然無縫連接,從而達到傳統(tǒng)制造方法遠不可及的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性和連接強度,已成為國外研究空間飛行器的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)悉,美國國家航空航天局正在研究一項被稱為“未來3D打印宇宙飛船”的技術(shù),希望通過3D打印,制造出“廉價的機器人宇宙飛船”。在美國,價格低、操作簡便的小型家用3D打印機已到了“每4公里范圍內(nèi)有一臺”的普及程度,其購買量不斷攀升。在我國,華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)等高校和科研機構(gòu)也相繼研發(fā)出多種系列的3D打印機,部分技術(shù)已達到世界領(lǐng)先水平。史玉升介紹,一些鑄造企業(yè)應(yīng)用他們研發(fā)的選擇性激光燒結(jié)3D打印機,將復(fù)雜鑄件的交貨期由傳統(tǒng)的3個月縮短到10天左右;某發(fā)動機制造商采用他們的設(shè)備,把大型六缸柴油發(fā)動機缸蓋砂芯的研制周期,由過去的5個月縮短至1周。目前,他們正在開發(fā)一款1萬塊錢左右的3D打印機,將來向?qū)W校推廣。“3D打印技術(shù)可以讓孩子們迅速將自己的創(chuàng)新設(shè)計變成實物,有助于提高中小學(xué)生的創(chuàng)新、設(shè)計和動手能力?！薄敖饘?D打印技術(shù)開辟了骨科植入技術(shù)的新紀元,使多孔生物學(xué)固定表面制造瓶頸迎刃而解?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)李祥教授說,他們正致力于將此技術(shù)運用到臨床醫(yī)學(xué)治療中。北京航空制造所基于3D打印技術(shù)研發(fā)了國內(nèi)第一臺電子束熔絲沉積成型設(shè)備,大幅提升了材料的利用率,減少了銑切量,縮短了制造周期。有專家認為,3D打印作為一項顛覆性的制造技術(shù),誰能夠最大程度地研發(fā)、應(yīng)用,就意味著掌握了制造業(yè)乃至工業(yè)發(fā)展的主動權(quán)。d打印有成本優(yōu)勢目前3D打印技術(shù)尚不具備取代傳統(tǒng)制造業(yè)的條件,在大批量制造等方面,高效低成本的傳統(tǒng)減材制造法更勝一籌《國際增材制造行業(yè)發(fā)展報告》顯示,3D打印技術(shù)2011年全球直接產(chǎn)值為17.14億美元,年增長達29.1%。隨著我國3D打印技術(shù)的不斷突破和全球市場份額的增加,美國得克薩斯州大學(xué)Davidl·bourell教授預(yù)言:中國有望成為最大的增材制造業(yè)國家。不過,讓夢想照進現(xiàn)實的3D打印技術(shù),目前還有一些短板?！坝捎谠霾闹圃斓牟牧涎邪l(fā)難度大,導(dǎo)致3D打印制造成本較高;金屬材料成形的制造效率不高,每小時大約只有100到3000克?！蔽靼步煌ù髮W(xué)盧秉恒院士指出,目前增材制造技術(shù)在我國主要應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā),還面臨制造精度不高等實際問題。據(jù)了解,增材制造技術(shù)在我國重工業(yè)零部件制造方面得到一定應(yīng)用,但尚未進入大規(guī)模工業(yè)化,其工藝與裝備都有待進一步開發(fā)。華中科技大學(xué)王運贛教授則認為:未來傳統(tǒng)的減材制造法依然是主流,增材制造法是補充手段。他希望大家能理性看待3D打印,與長期使用的減材制造法進行比較,以便更好地發(fā)揮增材制造法的