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缓慢前行20年 中国激光3D打印机何时能出校园?

导读: 近期,英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中,将3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一,引发了世人对3D打印的关注。

  近期,英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中,将3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一,引发了世人对3D打印的关注。作为新生事物,3D打印究竟是什么含义?它与传统产品开发和生产制造有什么区别?发展3D打印的意义何在?我国发展现状如何?下一步应如何发展?针对这些问题,本文将依次作出解答。

  3D打印概况

  3D打印机依托多个学科领域的尖端技术,在航空航天、汽车摩托车、家电、生物医学等领域得到了一定应用,发展前景广泛。

  什么是3D打印

  3D打印(3Dprinting)是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是:应用计算机软件,设计出立体的加工样式,然后通过特定的成型设备(俗称“3D打印机”),用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。

  3D打印是“增材制造”(AdditiveManufacturing)的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余部分,得到零部件,再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。而“增材制造”与之截然不同,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过增加材料的方法生成任何形状的物体,简化产品的制造程序,缩短产品的研制周期,提高效率并降低成本。

  激光快速成形将是3D打印率先突破的方向

  激光快速成形是较为成熟的先进制造方式,激光快速成形是3D打印制造的一种,是利用计算机模拟切片的技术,逐步利用高能激光束熔化送到熔池中的粉末,如金属、陶瓷、塑料、砂等,从而逐步堆积成一定形状的零件和部件。说的形象点,就是先利用计算机切片,将零件分成一层一层,然后每一层利用类似于“十字绣”的工艺,一点一点用激光配合金属粉末堆积,最后一层一层拼接起来。

  由于该技术将多维制造变为简单的由下至上的二维叠加,大大降低了设计与制造的复杂度,甚至可以制造传统方式无法加工的奇异结构,如封闭内部空腔、多层嵌套等。

  快速制造技术与传统工艺相比具有独特的优越性和特点。

  一、突破了传统去除加工方法的限制,无需零件毛坯和大型锻造、铸造设备及模具,可实现材料制备与成型的一体化,显著缩短零件制造周期、降低制造成本、提高材料利用率;

  二、在同一套生产系统上可进行不同材料零件的制造,具有广泛的材料及设计适应性;

  三、整个生产过程数字化,可以方便地通过材料及工艺的调节与控制,实现多种材料在同一零件上的集成制造,满足零件不同部位的不同性能需要;

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