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打印技術的研發和產業化。這一信息標志著3D打印正式納入了中國工業主管部門的視野。
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為簡單的由下至上的二維疊加,大大降低了設計與制造的復雜度,甚至可以制造傳統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工藝相比具有獨特的優越性和特點。
一、突破了傳統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與控制,實現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將之用于蠟、砂型的快速制造,大大提升了傳統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在航空用鈦合金結構件的直接制造以及航空發動機零件的快速修復方面。