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激光3D打印是否如“十二生肖”一样神奇?

  近日,功夫巨星成龙主演的电影《十二生肖》在全国公映。该片讲述的是圆明园中十二生肖兽首回归中国的曲折故事。成龙在该片中依然身手矫健,但是穿插在电影中的一些高科技另我们眼前一亮。其中有一个情节令我们印象深刻,成龙在圆明园遗址扫描兽首建立数字模型,而在远处的同伙就利用一台设备将兽首实时仿制出来,可谓偷天换日。这是究竟什么样的设备,能够实现完美复制?其实这种设备并不神秘,它就是3D打印机。现实中的3D打印机是否和《十二生肖》中的一样神奇?激光3D打印是不是即将进入我们的生活?

《十二生肖》电影截图

  面对国内外如火如荼的3D打印热潮,3D打印究竟有哪些奇妙之处,上海3D打印产业的现状又如何?记者日前走访了多家沪上3D打印代理商和下游使用客户,最直观的感受是上海的3D打印仅是“小荷才露尖尖角”。

  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。

  快速制造思想产生于上世纪80年代。1992年,美国DTM公司(现已并入美国3DSystems公司)研制成功世界第一台采用粉末材料的激光快速制造装备。美国、德国、日本等国的制造企业将之用于蜡、砂型的快速制造,大大提升了传统铸造工艺的技术水平。

  快速成形技术是一种数字化的添加材料成型技术,对于产品的几何形状并没有约束,可以说“只要你想得到,我就可以做出来”。因此,设计零部件时可以采用最优的结构设计,而无需顾虑加工问题。而这正是快速制造技术最大优势所在——拓展设计人员的设计空间,尤其是在航空航天、武器装备、汽车等动力装备结构复杂的高端领域。

  激光制造技术在航空领域的应用直接体现在航空用钛合金结构件的直接制造以及航空发动机零件的快速修复方面。

  欧美已将快速制造技术视为提升航空航天、汽车及武器装备等核心领域水平的关键支撑技术之一。例如,美国能源部大额资助Sandia及LosAlomos国家实验室,开展高性能金属零部件快速制造技术。在美国空军、陆军及国防部联合资助下,该技术在波音、军火巨头洛克西德?马丁公司、国防供应商诺斯洛普格鲁曼等飞机制造企业获得实际应用。

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