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加速3D打印产业化的四大支撑

2013-01-30 08:36
FlappyBird
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  方兴未艾的3D打印技术,被视为传统产业实现升级的重要途径,在这一领域,中国已经取得了一批基础研究和产业化成果,部分甚至处于世界领先水平。

  增材制造技术,俗称3D打印,是利用计算机设计数据采用材料逐层堆积的方法制造实体零件的技术,其始于20世纪80年代的快速成形技术。目前,已经发展出激光烧结技术、熔融沉积成形技术、立体光刻技术、电子束熔炼技术、超声波固结技术、喷墨沉积技术等多种类型。而从严格意义上来说,喷墨沉积技术才是真正的3D打印。

  相对于传统的材料去除(切削加工)技术,增材制造采用的是材料累加的制造方法,不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序,而是利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件,解决了许多过去难以制造的复杂结构零件的成形问题。而且产品结构越复杂,制造效率越显著。

  增材制造改变了通过对原材料进行切削、组装生产的加工模式,实现了随时、随地、按不同需要进行生产,一定程度上将改变以福特制造装配生产线为代表的大规模批量生产方式,将深刻影响制造业的未来,因此国外学术界认为其是“第三次工业革命”的重要标志之一。

  需要注意的是,增材制造技术是制造技术原理的一次革命性突破,但它不可能取代切削、铸锻等传统制造技术,它是对传统制造技术的补充与完善。目前,这项技术的主要问题:一是制造精度尚不能达到传统超精度加工技术;二是生产效率还比较低,不适用于大批量生产;三是成本仍然较高,制造设备和材料成本远高于传统制造;四是在材料、工艺、设备的技术方面尚不成熟。

  产业升级新机遇

  当前,中国正处于从“中国制造”向“中国创造”迈进的重要时期,同传统制造技术相比,增材制造技术能够让设计师在很大程度上从制造工艺及装备的约束中解放出来,更多关注产品的创意创新、功能性能。

  增材制造技术还通过简化或省略传统制造中的工艺准备、试验等环节,使得产品设计、制造、检测高度一体化,能够显著缩短新产品研发周期和研发成本。因此,增材制造技术对于增强我国制造业自主创新能力具有重要意义。

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