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3D打印掀起第三次产业革命

2018-10-31 14:25:02

3D打印掀起第三次产业革命

从减式制造到加式制造

3D打印掀起第三次产业革命

□ 本报 罗 兵

家里来了客人,缺少一个杯子,在上找个喜欢的样子,在家用3D打印机“打”出来,就可以用了;建筑师有了什么新想法,在电脑上点一下,几个小时就可制作完成模型。工厂里不再有各种车床,而是一台台打印机正在打印不同的产品。听起来在点像科幻小说和好莱坞大片场景,但是3D打印就是这样一项正在快速发展的新技术。

虽然经过几十年的发展,但直到1995年“3D打印”这个名词才正式出现。据悉,3D打印的原理并不复杂,首先是计算机会将3D模型切分成很多的薄层,然后3D打印机会像普通打印机一样把每一个薄层打印出来,只不过不是打印在纸上,而是一层层打印出立体的物体。用的材料也不是墨,而是塑料或者陶瓷、金属粉末等。早期的3D打印用胶水把薄层粘贴起来,当所有的薄层被粘贴好后,一个物体就打印出来了。

2012年3月19日,美国总统奥巴马在卡内基梅隆大学宣布创立美国“制造创新国家络”计划。由政府主导、联邦政府和工业部门共同斥资10亿美元逐步建立15个“制造创新中心”,组成创新络。8月16日,“国家增材制造创新中心”作为其“样板示范”创新中心剪彩成立。作为新技术研究、开发、示范、转移和推广的基础平台,其号称要成为增材制造技术全球卓越中心并提升美国制造全球竞争力。

中国自动化学会副理事长兼秘书长、复杂系统管理与控制国家重点室主任、研究员王飞跃认为,3D打印之所以如此受青睐,是因为其代表了未来制造业发展的新方向——增材制造或加式制造。减式制造,即通过模具、车铣等机械加工技术与工具将原材料转化成产品的工艺过程与设备的总称,其特征为利用缩削、减少材料来生产部件。自古以来,减式制造就是人类生产的主要方式,更是现代制造工业的基础。而加式制作是利用逐层增加材料的方式生产各种产品,无需模具,因此为被称为无形制造技术。3D打印只是实现加式制造的一种主要方式。次产业革命是由机械取代了手工劳作,诞生了现代意义的“工厂”;第二次产业革命是电的使用,流水线工业生产使得规模化生产成为可能。而3D打印则被很多人认为将带来第三次产业革命。

世界公布3D打印机开源数据信息的科学家英国工程学家阿德里安·鲍耶认为,3D打印将来不是要取代某一个制造业,而是要取代几乎所有的制造业。人们也已经用3D打印技术打印出了心脏瓣膜、下颚骨、电路板、汽车、自动步枪、飞机零部件等很多东西。

3月28日,陕西省在西安交通大学举行增材制造(3D打印)创新技术推广会。在陕西恒通智能机器公司、湖南华曙高科技有限公司、西安铂力特激光成形技术有限公司等的展台,外形各异的3D打印机现场打印出塑料动物、饰品、玩具、生活用品等模型。

据了解,恒通公司早在1997年就研制出国内台光固化激光快速成型机,目前已形成了工业型、精密型、面成型、医学型、陶瓷型等10种型号20余个规格的系列产品,精度可达到0.02mm,应用方向包括工业设计、吹塑制模、热成型、塑料挤塑等领域,适用于航空航天、汽车、船舶、家用电器、军工、机械制造、生物医学、医疗器械、玩具动漫等行业。

此外,主攻选择性激光烧结(SLS)设备制造、材料(包括塑料、金属、陶瓷等)生产的湖南华曙高科技公司成功研制出SLS尼龙材料,成为继德国赢创公司之后第二家该类材料制造商。这项技术已应用于国内外汽车行业,包括内饰、外饰件(比如仪表台、仪表板、后视镜等塑胶件)设计及改型、发动机中部分复杂异型部件设计等。

目前3D打印主要应用于小批量生产,以及小尺寸、高价值、高复杂度和高难度部件等的制造,从而消除制造过程对部件模具和机器工具的需求,实现降低成本、缩短工期的目的。中国复合材料学会科技发展与咨询委员会委员、中国不饱和聚酯树脂行业协会副秘书长赵鸿汉认为,虽然我国3D打印技术水平目前处于世界前列,但在应用方面仍处于初级阶段,还没有普遍推广使用;要为社会所接受,将有一个漫长的过程。

王飞跃指出,3D打印难解决的是材料问题。目前,能够用于3D打印的材料非常有限,主要是塑料、陶瓷等容易塑形的材料,很多材料的硬度强度无法达到预期。此外,大部分3D打印机所使用的材料必须是颗粒、粉末状的。

《中国质量报》

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