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入选国家863计划 中国3D打印不平凡的产业化之路

  ——美国3D打印设备巨头3D Systems(DDD.NYSE)的创始人,查尔斯.胡尔(Charles W. Hull)比颜永年小1岁,他至今仍管理着公司,担任执行副主席一职,还是公司的首席技术官。

  1982年,在一家紫外线设备生产企业任职的胡尔,尝试把光学技术应用于快速成型领域。他将一种液态光敏树脂倒入大容器中,在容器里放置一个升降平台,容器上方的紫外激光器根据计算机指令照射液面,所到之处,材料会发生光聚合反应,迅速从液态转变为固态,当一层打印完成后,未被照射的地方仍保持液态,此时在液面以下0.05毫米-0.15毫米的升降平台会下降一层,激光器开始打印第二层。这个过程不断重复,直到整个物件制造完毕。这项立体光刻(SLA)技术就是最早的3D打印。

  胡尔于1986年申请了专利,并成立3D Systems公司。“30年前发明这项技术时,我们觉得这对制造业来说是一个机会。”胡尔的合伙人、3D Systems公司总裁亚伯拉罕·雷切特勒(Abraham Reichental)对《财经》记者说,“现在,客户比我们还要积极,推动我们进行适用性研究。五年前,大部分客户购买设备用于设计;从两年前开始,有一半的客户用在了直接制造上。”

  3D打印不需要模具,可以直接进行样品原型制造,因而大大缩短了从图纸到实物的时间。任何形状复杂的零件,都可以被分解为一系列二维制造的叠加。

  这种快速制造的理念还衍生出多种不同的技术类型,除了SLA,常见的有熔融沉积造型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、三维打印(3DP)等,其基本工作原理都是逐层增加材料,最终形成物件,因此,这些技术都被通俗地称作3D打印。

  许多种“耗材”都可使用3D打印:沙子、人造橡胶、塑料、金属,甚至生物材料;3D打印的应用范围已经渗入生物医疗、航空、汽车、工业设计等多个行业,且仍在不断拓宽。“就连美国海军都购买了90台机器用于航空领域的研发。”雷切特勒说。

  全世界的实验室里,正在实践一些更具雄心的想法:澳大利亚的研究人员加快了制造金属零件的速度,试制出打印汽车金属零部件的设备;意大利的一个研究团队正开发用于特种建筑的3D打印机,计划使用月球尘埃为材料,在月球上快速建造人类基地。

  除了省去制造模具的成本以外,相比传统制造工艺,3D打印对材料的利用率也惊人。美国F-22猛禽战斗机大量使用钛合金结构件,如使用传统的整体锻造方法,最大的钛合金整体加强框材料利用率不到4.9%,使用3D打印利用率接近100%。

  3D打印技术通过对金属材料的烧结或熔化,直接生成出金属零部件的发展趋势,让传统制造业感受到巨大压力。“如果在金属材料上得到广泛应用,3D打印就可能引领新一轮工业革命。”华中科技大学机械科学与工程学院教授张海鸥预测说。

  3D打印入选863计划 国家拨付4000万研究资金

  科技部近日公布《国家高技术研究发展计划(863计划)、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》,备受关注的3D打印产业首次入选。分析人士表示,这体现出国家层面的重视程度,国内的3D打印产业将迎来快速发展期。

  拨付4000万研究资金

  《指南》中提到,要突破3D打印制造技术中的核心关键技术,研制重点装备产品,并在相关领域开展验证,初步具备开展全面推广应用的技术、装备和产业化条件。设航空航天大型零件激光熔化成型装备研制及应用、面向复杂零部件模具制造的大型激光烧结成型装备研制及应用、面向材料结构一体化复杂零部件高温高压扩散连接设备研制与应用、基于3D打印制造技术的家电行业个性化定制关键技术研究及应用示范4个研究方向,共拨付不超过4000万研究资金。

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