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原航天部部长林宗棠以3D创新推动装备制造业升级

2014-04-21 10:04
雷本祖
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  现年88岁的前航天工业部部长林宗棠把自己的家变成了一个3D打印实验室。

  近日,记者来到林老家中做主题为3D创新和工业装备升级的采访。采访开始前,林老先带着记者在他家参观了一下。不大的房间,摆了4台规格不一的3D打印机,其中还有2台是林老自己“攒”的,4台打印机不分昼夜地工作,橱柜里也摆满了打出来的样品:罗丹的思想者、骏马、各种颜色的郁金香,还有飞机螺旋的叶片。

  林老开心地对记者说:“现在我屋里屋外都有花,外面是种的,里面是打印出来的。”

  实际上,林老家展示的几台机器是3D打印中最基础的熔丝沉积成型,它成本低,精度不高,适合通过学校等向大众推广,“比如可以为孩子打些玩具”。

  “下一个阶段,3D打印重点是要用到工业中来,通过金属材料3D打印技术制造一些关键零部件。这里要用到激光束、电子束和等离子束来加工。我感觉到,激光成型技术可能会成为决定我国3D打印发展的重要一环。现在(国内)用的激光头都是美国进口的,非常贵,而且容易受到控制。”林老表示。

  因此,林老在今年春天给中央的一份报告中建议,把3D打印技术列为国家重点项目来抓,“树立几个典型,以点带面,不断发展提高。”

  3D打印:与以往切削工艺相反的增材制造

  谈到3D打印,必须了解它能为传统工业带来哪些新的可能。

  其实,3D打印本质上并非印刷技术,而是一种增材制造技术,是将材料逐层添加形成制造对象的方法,与传统的以切削、模具铸造为主的制造方式完全不同。

  林老认为,3D打印原理并不深奥,也没有太难的技术关键,它更合乎大自然的发展规律。

  “以飞机的起落架为例,我们传统的方法是切削加工,它的工序第一步是要建设一个大钢厂,可以制造出几百吨的大钢锭;第二步要万吨水压机来做锻件,还要热处理,用非常大的热处理炉;第三步是粗加工,要用几十台大机床来完成;第四步要建设几万吨的模锻水压机,这之后还需要再经过热处理、粗加工、精加工,最后才能出来最终的零部件。”林老举例说明。

  “这一工程非常漫长,而且是减法工艺,最终成形的件用料可能只占最初原材料的5%。而3D打印完全不同,它是从无到有的过程,材料几乎可以100%用上,如果打印精度够了,后续的精加工也可以去掉。整个加工工艺缩短了不止10倍,人力、物力成本节省得更多。这也可以充分说明3D打印的优越性。”

  从一组具体数据来看:相对于目前国内零部件45天以上的开发周期,3D打印技术依据零部件的复杂程度,只需要1~7天的开发周期;从用料的角度来说,目前我国利用激光打印制造的飞机中央翼根肋,传统锻件毛坯重达1607公斤,而利用激光成型技术制造的精坯重量仅为136公斤,节省了91.5%的材料。

  据介绍,目前国内3D打印技术已在航空、军工领域率先使用,国产J-15战斗机、国产大型客机C919等都采用了3D打印技术来打印部分零部件,但并不是所有的制造业都适用于3D打印。

  有专家认为,3D打印技术存在的意义不在于代替传统制造业,而在于做传统制造业不能做、很难做,以及耗时长、成本高的领域。利用3D打印技术可以轻松实现一些个性化强、设计复杂的产品,这包括精密零部件、新产品模具和人体器官等。

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