近年來，一種名為“快速制造”的高新技術發(fā)展迅猛，它不僅開拓了工業(yè)設計的創(chuàng)意空間，而且極大加快了工業(yè)設計進程，將關鍵復雜零部件制造“簡單化”，在國民經(jīng)濟的其他領域里顯示出廣闊應用價值。目前，我國在這一領域處于研發(fā)領先、應用滯后的局面，其價值尚未引起足夠重視。

　　一項革命性發(fā)明

　　快速制造(R apidM anufacturing)又稱快速成形制造(R apidPrototyping& M anufacturing)或增材制造(A ddi-tiV eM anufacturing)，是近30年來全球機械制造領域興起的一項革命性發(fā)明，被譽為“立體打印機”。

　　目前，應用最為廣泛的是粉末材料激光快速制造技術，其原理是先將計算機設計出的復雜零部件三維模型分解成若干層平面數(shù)據(jù)，然后用激光把金屬、陶瓷、塑料、砂等粉末材料按平面數(shù)據(jù)燒結，形成一個平面形狀，再通過層層累積疊加，像植物生長般一次性整體成形。

　　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。快速制造思想產(chǎn)生于上世紀80年代。1992年，美國D T M公司(現(xiàn)已并入美國3D System s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。

　　目前，全歐400多家精密鑄造廠家中，超過90%使用了快速制造技術。另外，該工藝可直接制造高性能金屬零部件，還可制造出薄壁、微孔等特殊結構零部件，在航空航天、汽車等重要領域具有廣泛的應用前景。

　　據(jù)了解，全球快速制造技術產(chǎn)品和服務銷售額以每年15%速度增長，歐美國家僅在航空領域應用量已超過8%，在尖端武器裝備以及汽車等領域應用率達1/3。

　　一項新型戰(zhàn)略技術

　　華中科技大學是國內從事快速制造技術研究與開發(fā)的主要單位之一。華中科技大學材料學院副院長、快速制造中心主任史玉升表示，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。

　　一是突破了傳統(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)材料制備與成形的一體化，顯著縮短零件制造周期、降低制造成本、提高材料利用率。

　　二是在同一套生產(chǎn)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。

　　三是整個生產(chǎn)過程數(shù)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。

　　四是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。

　　史玉升認為，快速制造技術是一種新型的數(shù)字化添加材料成形技術，對于產(chǎn)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———拓展設計人員的想象空間，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。

　　近幾年來，從快速成形向快速制造迅速轉變成為全球先進制造中一個新動向，這已發(fā)展成為一種“戰(zhàn)略技術”。

　　歐美已將快速制造技術視為提升航空航天、汽車及武器裝備等核心領域水平的關鍵支撐技術之一。例如，美國能源部大額資助Sandia及L osA lom os國家實驗室，開展高性能金屬零部件快速制造技術。在美國空軍、陸軍及國防部聯(lián)合資助下，該技術在波音、軍火巨頭洛克西德·馬丁公司、國防供應商諾斯洛普格魯曼等飛機制造企業(yè)獲得實際應用。在我國已啟動的各類重大科技專項、“973”計劃、“863”計劃、科技支撐計劃中，尚未將快速制造技術列為重點發(fā)展領域。部分業(yè)內人士認為，有必要以政府行為支持和推進該技術在我國制造領域的廣泛應用，使之成為我國向自主制造國家轉變的一把鑰匙。

　　研發(fā)領先應用滯后

　　國際權威機構預測，快速制造作為一個獨立的生產(chǎn)技術，擁有1.3萬億美元的市場。我國雖然具有國際先進技術，但應用率卻不高?？焖僦圃祛I域國際權威報告《沃勒斯報告2010》統(tǒng)計顯示，全球投入使用的快速制造裝備一半來自美國，我國產(chǎn)品銷售量僅占全球4.8%。其原因并非技術和整體裝備的質量問題，恰恰相反，我國在多項關鍵技術和裝備大型化方面處于全球領先水平。

　　1991年，華中科技大學快速制造中心開始從事快速制造技術的創(chuàng)新性研發(fā)，1994年取得歷史性突破，研制成功我國第一臺薄材疊層激光快速制造裝備，隨后又研制成功“粉末材料激光快速制造裝備和紫外光固化快速制造裝備”。這幾種快速制造裝備現(xiàn)已形成系列產(chǎn)品，使我成為繼美國、德國之后，獨立自主掌握這一先進技術的國家。

　　在粉末材料激光快速制造裝備的大型化方面，走在了世界的前列。該裝備采用一機多材，即在同一臺裝備上可以成形多種粉末材料。據(jù)悉，德國E O S公司的最新裝備采用一機一材，即同一臺裝備僅能采用同一種粉末材料成形，且裝備成形空間與應用范圍要小于我國的快速制造裝備。

　　華中科技大學在快速制造領域的研究成果引起國際高度關注。美國通用電氣公司向其定制的一款零件，是鎢鎳材料制造O .1毫米壁厚網(wǎng)格結構金屬零件，兩片手機芯片大小的立體空間擁有多達156個微細網(wǎng)格。有關專家分析，這可能是軍用產(chǎn)品。

　　快速制造技術突破了制造難題，它有望增強設計人員自主創(chuàng)新的信心和熱情，推動我國由“中國制造”邁向“中國創(chuàng)造”。