增材制造技術(shù),俗稱3D打印,是利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采用材料逐層堆積的方法制造實(shí)體零件的技術(shù),其始于20世紀(jì)80年代的快速成形技術(shù)。目前,已經(jīng)發(fā)展出激光燒結(jié)技術(shù)、熔融沉積成形技術(shù)、立體光刻技術(shù)、電子束熔煉技術(shù)、超聲波固結(jié)技術(shù)、噴墨沉積技術(shù)等多種類(lèi)型。而從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),噴墨沉積技術(shù)才是真正的3D打印。
相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除(切削加工)技術(shù),增材制造采用的是材料累加的制造方法,不需要傳統(tǒng)的刀具、夾具及多道加工工序,而是利用三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在一臺(tái)設(shè)備上可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件,解決了許多過(guò)去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形問(wèn)題。而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,制造效率越顯著。
增材制造改變了通過(guò)對(duì)原材料進(jìn)行切削、組裝生產(chǎn)的加工模式,實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)、隨地、按不同需要進(jìn)行生產(chǎn),一定程度上將改變以福特制造裝配生產(chǎn)線為代表的大規(guī)模批量生產(chǎn)方式,將深刻影響制造業(yè)的未來(lái),因此國(guó)外學(xué)術(shù)界認(rèn)為其是“第三次工業(yè)革命”的重要標(biāo)志之一。
需要注意的是,增材制造技術(shù)是制造技術(shù)原理的一次革命性突破,但它不可能取代切削、鑄鍛等傳統(tǒng)制造技術(shù),它是對(duì)傳統(tǒng)制造技術(shù)的補(bǔ)充與完善。目前,這項(xiàng)技術(shù)的主要問(wèn)題:一是制造精度尚不能達(dá)到傳統(tǒng)超精度加工技術(shù);二是生產(chǎn)效率還比較低,不適用于大批量生產(chǎn);三是成本仍然較高,制造設(shè)備和材料成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)制造;四是在材料、工藝、設(shè)備的技術(shù)方面尚不成熟。
產(chǎn)業(yè)升級(jí)新機(jī)遇
當(dāng)前,中國(guó)正處于從“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”邁進(jìn)的重要時(shí)期,同傳統(tǒng)制造技術(shù)相比,增材制造技術(shù)能夠讓設(shè)計(jì)師在很大程度上從制造工藝及裝備的約束中解放出來(lái),更多關(guān)注產(chǎn)品的創(chuàng)意創(chuàng)新、功能性能。
增材制造技術(shù)還通過(guò)簡(jiǎn)化或省略傳統(tǒng)制造中的工藝準(zhǔn)備、試驗(yàn)等環(huán)節(jié),使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)高度一體化,能夠顯著縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期和研發(fā)成本。因此,增材制造技術(shù)對(duì)于增強(qiáng)我國(guó)制造業(yè)自主創(chuàng)新能力具有重要意義。
作為一項(xiàng)新興技術(shù),增材制造技術(shù)的發(fā)展能夠催生和培育增材制造設(shè)備與相關(guān)服務(wù)新產(chǎn)業(yè),包括零部件委托加工、專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)分析、軟件開(kāi)發(fā)等業(yè)務(wù)。發(fā)展增材制造技術(shù)有助于帶動(dòng)金屬和功能材料制備、設(shè)計(jì)/控制軟件開(kāi)發(fā)、激光器/噴嘴等核心元部件研發(fā),打破國(guó)外壟斷。發(fā)展增材制造技術(shù)能夠進(jìn)一步推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造、定制化制造、專(zhuān)業(yè)化制造和綠色制造,促進(jìn)高端裝備制造、生物制造等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此,發(fā)展增材制造是培育新興產(chǎn)業(yè)、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要途徑。
我國(guó)自20世紀(jì)90年代初開(kāi)始推進(jìn)增材制造技術(shù)研究,已經(jīng)取得了一批基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化成果,部分甚至處于世界領(lǐng)先水平。如西安交通大學(xué)開(kāi)展了料光固化快速成形、金屬熔敷制造、生物組織制造、陶瓷光固化成形研究,建立了快速制造國(guó)家工程研究中心;華中科技大學(xué)開(kāi)展了疊層制造、選擇性激光燒結(jié)、選擇性激光熔化、激光近成形等技術(shù)研究;清華大學(xué)開(kāi)展了多功能快速成形設(shè)備、熔融沉積制造設(shè)備、電子束制造設(shè)備、生物打印技術(shù)研究;北京隆源公司開(kāi)展了激光選取燒結(jié)設(shè)備研究;中航625所開(kāi)展了電子束成形制造研究,華南理工大學(xué)開(kāi)展了激光金屬燒結(jié)技術(shù)研究。特別是北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)開(kāi)展的金屬熔敷成形技術(shù)研究,在國(guó)際上首次全面突破了鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形工藝和成套裝備,目前已給我國(guó)提供飛機(jī)的大型零部件,如發(fā)動(dòng)機(jī)隔框、起落架等,并且成本低、速度快,處于國(guó)際領(lǐng)先水平。湖南華曙高科技有限責(zé)任公司通過(guò)引進(jìn)海外研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出選擇性激光尼龍燒結(jié)設(shè)備,并首次實(shí)現(xiàn)對(duì)美國(guó)出口,這標(biāo)志著我國(guó)在這項(xiàng)尖端裝備制造領(lǐng)域取得了重大技術(shù)突破。
通過(guò)科研開(kāi)發(fā)和設(shè)備產(chǎn)業(yè)化,目前中國(guó)已經(jīng)改變了該類(lèi)設(shè)備早期依賴進(jìn)口的局面,并在全國(guó)建立了20多個(gè)服務(wù)中心,設(shè)備用戶遍布醫(yī)療、航空航天、汽車(chē)、軍工、模具、電子電器、造船等行業(yè)。2011年,我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模近10億元(不含軍工市場(chǎng))。隨著我國(guó)制造業(yè)的整體升級(jí)和在醫(yī)療、航空航天、汽車(chē)、軍工、消費(fèi)電子產(chǎn)品、地理信息、藝術(shù)設(shè)計(jì)、模具等行業(yè)的推廣應(yīng)用,增材制造市場(chǎng)還將進(jìn)一步擴(kuò)大。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。