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3D打印技术将掀起新一轮工业革命

字号+ 作者:新闻小编 来源:未知 2019-10-20 15:13 我要评论( )

:想象一下:一个3米高的飞机部件是由一台打印机打印出来的,而且是钛合金的成品。也许只有科幻小说才能这样描写。......

  想象一下:一个3米高的飞机部件是由一台打印机打印出来的,而且是钛合金的成品。也许只有科幻小说才能这样描写。现在这个叫C919飞机中央翼缘条的大家伙,就放在西北工业大学凝固技术国家重点实验室。

  这种技术就是目前广受热议的3D打印技术。有学者认为3D打印技术将掀起一场新革命:就像1750年的蒸汽机,1450年的印刷术,1950年的晶体管,3D打印也将改变这个世界。西安交通大学的卢秉恒院士和李涤尘教授、西北工业大学的黄卫东教授在这个领域取得了卓著的成就。我省在该领域的科研和产业化实力最为雄厚,在全国处于领先优势。

什么是3D打印?打印的东西能用吗?

  最近热映的大片《十二生肖》中,成龙戴一副白手套,摸了下国宝十二生肖的头像,就把头像的数据扫描进了电脑。与此同时,另一个地方,他的伙伴通过一台神奇的机器,瞬间制造出一个一模一样的兽首,引得现场影迷惊呼神奇。其实,这样的技术已经有了,就是3D打印技术。3D打印是增材制造的俗称,其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合。与传统上对原材料进行切削的减材制造方法正相反,3D打印的过程好比用砖头砌墙,逐层增加材料,最终形成物件。

  使用3D打印机的工作原理和传统喷墨打印机类似。把需要打印的文件通过计算机传送到一台喷墨打印机上,然后将一层墨水喷到纸的表面形成一幅二维图像。而在3D打印时,软件通过电脑辅助设计技术制作出虚拟3D模型,之后再由另外一个程序将模型切成一系列数字切片,再给每层切片喷墨,最后把喷好的切片层层堆积叠加起来,直到一个固态三维物体成形,也就是打印出了一个立体的东西。

  3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的墨水是实实在在的原材料,比如沙子、人造橡胶、塑料、陶瓷、金属,甚至生物材料,有些打印机还能结合不同墨,打印出一头坚硬一头柔软的物体。据说现在能应用的墨水有100多种,而且还在不断的增加拓展。

  为国产大飞机C919制造中央翼缘条,是3D打印技术在航空领域应用的典型。黄卫东教授介绍,作为机翼的关键部件,以我国现有制造能力无法满足需求,如果向国外采购,势必影响大飞机的国产化率。西工大与中国商用飞机有限公司合作,应用激光立体成形技术解决了C919飞机钛合金结构件的制造问题。目前,激光立体成形制造成本与国外锻压制造成本差不多,最重要的是形成了具有自主知识产权的特色新技术。黄卫东说,这项技术在航空航天发动机等关键部件的制造上也得到了运用,并为多家航空航天企业提供了达到国际先进水平的制造装备。

3D打印的优势和前景

  《西游记》里孙悟空拔一撮毫毛,吹口气,无数个孙悟空就出来了。3D打印机的功能比孙大圣还要强大。它能打印出房子、汽车、机关枪甚至人体器官。如果这些东西离我们太远,在西安交通大学卢秉恒院士领导的机械制造系统工程国家重点实验室,从漂亮的塑料陶瓷工艺品到精密的金属部件,再到生物制造技术骨替代物定制化设计制造产品,让人真切地感受到3D打印技术已深入日常生活。

  卢秉恒院士介绍,3D打印有诸多优势,快捷、精确、耗材少,几乎不产生废料。传统制造方法多是减材制造,即在整块材料的基础上去除多余部分,将剩下的部分制成产品,被去除的多余部分大多沦为工业废料而被抛弃。卢院士说,在一些尖端领域,材料是相当昂贵的,3D打印技术是按图索骥,用材料精确喷出每一层平面后再进行累加,生产过程几乎不会产生任何废料。

  西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室李涤尘主任介绍,西安交大是国内最早开展这项技术研究的单位之一。1997年实现了光固化快速成型机的产业化,是目前制造精度最高和表面粗糙度最小的3D打印技术。开发出激光快速成型机、紫外光快速成型机、真空浇注成型机等快速成型与模具制造设备等处于国内领先、国际先进。技术成果通过企业化运作,目前在全国已建立创新服务平台20多家,创新人才培养基地近10家,为2000多家企业提供新产品创新创意设计及快速制造服务。设备用户遍布医疗、航空航天、汽车、军工、模具、电子电器、造船、创意设计等行业。相关设备销售到印度、俄罗斯、肯尼亚等国家,成为具有国际竞争力的快速成型设备制造单位。

把3D领先优势转变成我省创新驱动典范

  3D打印技术这种自由制造能力,解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形,并大大减少了加工工序,缩短了加工周期,而且越是复杂结构的产品,其制造的速度作用越显著。3D打印技术的广阔前景和巨大优势,已引起世界各国高度重视。我省在3D打印领域的科研和产业化实力最为雄厚,怎样使墙里开花分外香,让这台推动信息技术与工业化融合的发动机在三秦大地驰骋?近期,由长江学者李涤尘教授牵头的关于加快我省3D打印技术发展的建议正在起草。建议主要包括六条,一是发展消费品应用设备:研发低成本3D打印机,使得我们的文化产业从民间艺术向现代化创造发展,开创文化和旅游发展的新增长点。二是发展金属零件3D打印装备与技术:支持陕西航空和航天及生物医用产业发展。三是发展临床医学应用技术:使我省成为人体组织定制化修复研究发展的中心。四是发展产品快速研发技术:为我省的经济转型提供技术支持,推动我省制造业向创造型产业转变。五是高性能修复与再制造技术:把陕西省建设成为先进的循环经济和节约型社会。六是激光组合制造技术:提升我省传统制造技术的水平,形成更高效、经济的制造技术体系。

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