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金属零部件制造的3D打印技术现状及趋势

三、组合制造现状及其发展趋势

将金属零部件的传统成形方式与3D打印直接制造方式结合起来,就延伸出了组合制造方式,目前已见报道的方式主要有:铸造与激光立体成形技术的组合、锻造与激光立体成形技术的组合和激光立体成形技术与切削加工的组合。国内,西北工业大学于2005年在我国首台推重比10航空发动机后机匣制造中采用了铸造+激光立体成形组合技术,该产品下部规则形状区域采用了In961合金铸造成形,上部复杂结构区域采用GH4169镍基高温合金激光立体成形完成,并通过装机考核;2009年,美国的Optomec Design公司采用激光立体成形技术对军用飞机T700锻造叶盘进行了修复,并通过了军方的振动疲劳验证试验;20世纪90年代后期,一项日本的大学和工业界的联合研究项目将激光立体成形与数控机床结合,并推出了最早的商业化设备,即Matsuura公司的LUMEX Avance-25,如今Mazak、DMG、Trumpf等世界领先的精密机床制造企业已判断出未来市场的巨大需求,分别推出了自己的激光立体成形+数控切削商业设备并开始销售。组合制造方式在一定程度上降低了3D打印直接制造金属零部件的成本区间,并克服了难成形材料的传统制造局限,为金属零部件的增材制造开辟了一条新的途径,有望在民用领域获得广泛的应用。

四、结语

相对于铸造、锻压、焊接及机械切削等传统的金属零部件成形技术,3D打印技术应用于工业领域的时间尚短,最早围绕需求开展的研究和应用活动也大多集中于航空、航天等高价值产品领域,高昂的制造成本使普通民用领域望而却步,但其具备的自由成形、近净成形和制件高性能的特点却是传统成形工艺所无法比拟的,这也是在经济结构调整、工业结构升级的历史发展趋势下,3D打印技术被世界各工业强国竞相逐力、重点发展的根本原因所在。3D打印技术自身也是一个广泛的技术门类,相对成熟的分项技术正在通过改型和转化方式向现有工业体系融合,各种新型的高性价比、高效率3D打印技术模式也在持续开发之中,未来,通过科学技术领域学者和工程应用领域从业者的深入协作,3D打印技术一定可以在新工业体系下形成多层面、多维度的应用格局。

(作者:鲍飞、陈善忠、韩韡、缪锋)

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