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3D打印,这个加法不简单

来源:网络整理 编辑:中国3D打印网 时间:2018-02-02

3D打印,这个加法不简单

首届中国(哈尔滨)航空航天3D打印材料及应用制备技术博览会上,小型3D打印机打印出的精致工艺品吸引观众驻足。

3D打印,这个加法不简单

▲ 首届中国(哈尔滨)航空航天3D打印材料及应用制备技术博览会上,一台小型3D打印机正在打印小老鼠。

3D打印,这个加法不简单

  展示区展示的3D打印钛合金牙齿。

将一件东西制作出来,有几种办法?在近日举办的首届中国(哈尔滨)航空航天3D打印材料及应用制备技术博览会暨高峰论坛上,有专家称,制造业有三大制造法,它们是等法、减法、加法。

青铜器时代,人们将原材料熔化浇铸成形,成品的材料与原材料相等,这是制造业的“等法”;传统工业时代,人们拿到原材料,车铣刨磨,去除多余的部分,最终成型,这是制造业的“减法”;数字制造时代,3D打印则让制造变成“加法”,通过计算机分层软件将物体的三维模型进行均等切分,还原成二维的切面,然后一层一层累积打印出来。所以3D打印又被称作增材制造,被誉为将带来“第三次工业革命”的新技术

加法是数学中最基础最简单的法则,但在制造业中,3D打印这个“加法”却并不简单。想知道它的不凡之处在哪吗?请听记者为您一一道来。

加法的应用不简单

增材制造具有柔性化、低成本、集成化、智能化特点,发展潜力巨大

3D打印的产品常常很酷炫。

在中国航天科工集团有限公司增材制造创新中心的展示大厅里,就摆放着一些“酷炫”的部件:它们结构复杂,不少还有精致的镂空,有的似花儿盛开,有的如蜂窝集簇。

“这些零件用传统机器加工手段实现不了。”中国航天科工增材制造创新中心工作人员李明亮介绍,传统机械加工通过切削等方式对原材料进行减材制造,而3D打印是将增材制造粉末一层层叠加,最后完成零件的制造。在航天领域,绝大部分零件并不规整,常常外形独特且需保证足够轻便,因此,增材“从无到有”的叠加方式比传统机械加工“从多到少”的切削方式更为高效。

“增材制造具有柔性化、低成本、集成化、智能化的特点,在航天领域蕴藏着很大发展潜力。”航天科工集团第三研究院院长张红文研究员说,航天产品中,内部轻量化异型精密构件、中小型超复杂薄壁带型腔构件、支撑骨架+外表蒙皮的复杂结构件、舱体骨架梁框类等大型主承力整体构件,对增材制造的技术需求尤为迫切。比如有一种常用的航天产品构件,使用传统制造技术非常复杂,而用3D打印技术可以把制造周期从两个半月缩短到10天,成本能够降低三分之一。

张红文介绍,增材制造可以推动产品设计创新,使产品结构一体化,可将数十个、数百个甚至更多零件组装的产品一体化设计后,3D打印一次制造出来,大大简化了制造工序;并可使结构更加紧凑,大大减少了质量与体积;还可节约制造和装配成本,消除装配误差。

北京航空航天大学教授王华明院士表示,3D打印技术已成为制造技术大家庭中的“明星成员”,但这并不意味着所有构件都适合使用3D打印技术来制造。“3D打印技术应该用于制造尺寸非常大、结构非常复杂、性能要求非常高的构件。因为在这类构件中,3D打印技术与传统的减材加工技术相比,更能节省材料、方便加工、缩短周期、降低成本。”

王华明还列举了中国C919大型客机的例子。该机型机头驾驶室的主风挡窗框,就是用3D打印技术制成。“中国商飞公司如果从国外订货,周期至少两年,仅模具费用就需要1300万元。他们找到我们时工期仅剩55天,我们不但如期完成,还将成本降至120万元。”

加法的材料不简单

3D打印带来了原材料的革新,生产出很多新型材料

3D打印这个加法,颠覆的不仅是制造技术和制造设备,它也带来了原材料的革新。

“3D打印既是新工艺,更是新材料。”王华明介绍,他率领的研发团队在3D打印研发实践中,可以合成很多用传统方法无法合成的材料,也可以解决传统制备材料过程中无法解决的天花板问题。

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