3D打印,下一次產業革命?
北京航空航天大學材料科學與工程學院教授王華明認為,3D打印,專業的說法應該是“增材制造”技術,包括快速原型制造技術和高性能金屬構件直接制造技術兩大類。
“現在媒體報道的3D打印制造技術,主要是指快速原型制造技術。”王華明說。
這項技術上世紀80年代就開始發展起來了,包括“3D打印”“立體印刷”“疊層實體造型”“熔融沉積造型”“選擇性激光燒結”等五大類。主要制造由樹脂、石蠟、陶瓷等材料組成的尺寸較小的原型樣件或模型,這些原型樣件原則上不能直接用于裝備制造,但可以縮短新產品研制周期,降低產品研發和制造成本。
王華明所做的則是第二類——“高性能金屬構件直接制造技術”,主要采用高功率激光束(或電子束)對粉末或絲材進行逐層熔化、快速凝固逐層堆積、直接制造出全致密高性能金屬零部件,具有無需重型鍛造裝備及鍛造模具、材料利用率高、加工量小、柔性高效等優點,被譽為是一種“革命性”的短周期、低成本、數字化制造技術。
過去,飛機鈦合金結構件主要采用傳統鍛造和機械加工來制造,不僅耗時費力,而且技術難度高,需要數萬噸級重型液壓鍛造工業裝備及大型鍛造模具加工,材料利用率通常不足10%、生產周期長、制造成本高。
“以我國C919大型客機機頭工程樣件研制所需的鈦合金主風擋窗框為例,從歐洲訂購至少要兩年才能拿到零件,4個框,每個框的鍛造模具費就要50萬美元。2009年,采用我們激光直接制造技術,從制造零件到裝上飛機,僅用了55天,而且零件費用還不到他們模具費的五分之一。”
“上世紀90年代底,該技術開始在美國發展,難度很大,迄今除我國外世界上其他國家一直還未能突破大型