第三次工业革命——探讨中国激光3D打印如何走好

2012-10-19 09:35

　　飞机上大型机构件的传统生产主要采用“锻造+机加工”的方法，该方法工序繁多、工艺复杂、材料利用率低、机械加工量大、数控加工效率低、制造成本高、生产周期长，采用激光制造技术直接制造大型钛合金结构件显示了巨大的优势。

　　同时，该工艺可直接制造高性能金属零部件，还可制造出薄壁、微孔、中空等特殊结构零部件，在航空航天、汽车等重要领域具有广泛的应用前景。

　　值得一提的是，目前整个激光材料加工行业按产值从大到小排主要分激光切割、激光打标、激光钻孔、激光焊接、激光表面热处理、激光熔覆、激光合金化等子行业。其中激光切割、钻孔、焊接对激光器和机床精度和控制工艺要求较高，以美、德、日为首的传统制造业强国掌握了尖端技术。但是在激光表面热处理、激光合金化及激光熔覆领域，则是我国的强项，而且我国本身占了全球激光材料加工的15%市场份额，在激光熔覆领域则占到了半壁江山。

　　激光快速成形实际上就是激光熔覆的升级版，相对于激光熔覆是表面优质涂层的制备，直接成型则是整体制造的工艺，在控制要求上更为困难和严格，但总体来说，和熔覆是一脉相承的，也就是说，中国的科研力量在这个领域是国际领先的。

　　我们预计，激光快速成形技术仅在钛合金制造领域，在我国航空、船舶领域的市场规模为20亿元。未来随着我国航空、航天、船舶领域的快速发展，和在其他应用领域的拓展，以及该技术带来的新市场，激光快速成形技术的空间巨大。

　　3D激光打印产业链从最初的原材料处理、设备制造直到最后的打印应用与服务，即使只有一小部分消费品通过3D激光打印的方式来制造，这也将是一个万亿规模的巨大市场。作为3D打印制造的一种，激光快速成形在航空航天、汽车、船舶制造领域优势巨大。

　　——3D打印的应用领域

　　具体应用领域包括：

　　1．工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品。3D打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。3D打印的家用器具模型，也被用于企业的宣传、营销活动中。

　　2．文化创意和数码娱乐：形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D打印塑造了部分角色和道具，3D打印的小提琴接近了手工艺的水平。

　　3．航空航天、国防军工：复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。

　　4．生物医疗：人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。

　　5．消费品：珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY作品的设计和制造。

　　6．建筑工程：建筑模型风动试验和效果展示，建筑工程和施工（AEC）模拟。

　　7．教育：模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学。在北美的一些中学、普通高校和军事院校，3D打印机已经被用于教学和科研。