目前中國3D打印技術現狀:叫好容易叫座難
可騎的自行車、可住的房子、甚至是可以吃的鮮肉……最近一段時間,這些頻頻曝光的美國3D打印產品,賺足了國人的眼球。
疲軟的經濟形勢下,誰能帶領“中國制造”走出危機?從“天津2012夏季達沃斯論壇”到剛剛閉幕的“浙商新動力”論壇,都不約而同地提到了“3D打印”技術。被英國《經濟學人》扣上“工業(yè)革命”帽子的3D打印也因此備受關注。但是,3D打印技術在國內廣泛應用尚需時日。
在3D打印技術中激光選擇性燒結和激光快速成型技術得到廣泛使用,提高效率。
快速成型(Rapid Prototyping, RP)中采用的技術和材料,正如其輔助設計的新產品一樣,發(fā)展可謂日新月異。從環(huán)氧樹脂到生物兼容的鈷鉻合金材料都能進行激光燒結,而且速度、定制化和精密程度都使得成型技術在傳統(tǒng)和新市場的應用范圍大大拓寬了。
通常被稱為激光加層制造(Additive Layer Manufacturing, ALM)的激光燒結為產品開發(fā)和制造增加了柔性,這主要得益于其能夠創(chuàng)造出到目前為止還不可能或者因成本過高而無法制造出的幾何體。早期的ALM技術使用者遍布許多行業(yè),包括航空航天、汽車、醫(yī)療,以及牙科;體育和娛樂產品的制造;以及一系列的塑料和金屬產品供應商。
采用激光燒結技術的主要原因包括來自定制化產品的需求,創(chuàng)造復雜形體的需求,縮減生產時間,以及因產量過少無法通過傳統(tǒng)工藝實現成本效率。
自從二十世紀九十年代早期,激光燒結就成為產品開發(fā)的一項成功的工具。作為快速原型設計理念的技術解決方案,基于三維 CAD 數據它能夠在幾天內就得到功能完全的原型,模具或模型,有助于大大減低投入市場的時間。該技術的改進和相關知識的增加從許多方面擴大了它的使用范圍。目前,激光燒結是電子化制造的關鍵技術,它直接從 CAD 文件進行快速、靈活和劃算的生產。
激光燒結是一項分層加工制造技術 , 這項技術的前提是物件的三維數據可用。而后三維的描述被轉化為一整套切片,每個切片描述了確定高度的零件橫截面。激光燒結機器通過把這些切片一層一層的累積起來,從而得到所要求的物件。在每一層,激光能量被用于將粉末熔化。借助于掃描裝置,激光能量被“打印”到粉末層上,這樣就產生了一個固化的層,該層隨后成為完工物件的一部分。下一層又在第一層上面繼續(xù)被加工,一直到整個加工過程完成。
后來居上
部分國產設備達歐美水平
位居杭州下沙工業(yè)區(qū)的杭州先臨三維科技股份有限公司號稱是國內綜合實力最強的3D打印公司,可以向客戶提供快速三維掃描、快速制造、快速模具、三維測繪等服務。目前,先臨三維擁有十幾個型號的3D打印機,掌握六種生產工藝。
先臨三維副總經理兼董秘黃賢清告訴證券時報記者,3D打印是一片一片地打印,然后疊加到一起,成為一個立體物體。說得簡單點,就是由點堆積成面,再由面堆積成實體。3D打印技術的歷史由來已久。1986年,美國3D Systems公司推出了第一款工業(yè)化的3D打印設備;中國從1994年開始研究3D打印,北京隆源公司于1995年成功研發(fā)了一臺AFS激光快速成型機,隨后華中科技大學也研制出了SLS快速成型機。
如今國內的3D打印已經形成產業(yè)。松下家用電器(杭州)有限技術服務公司、萬向集團、成都飛機設計院、航天材料及工藝研究所、中材國際股份有限公司等國內知名企業(yè),均為先臨三維的客戶。松下杭州服務公司研發(fā)的樣品都是通過3D打印出來的,只是以前需要到日本去做,現在則可以直接在杭州當地完成。
在先臨三維的展示廳,擺放著形態(tài)各異的藝術品、玩具、電影人物模型,它們都是用3D打印機打出來的成品。其中,專為西安世園文化創(chuàng)意有限公司制作的《大漢十六品》是先臨三維的一件得意作品。先臨三維對《大漢十六品》原型的局部數據采集精度達到了0.01毫米,模具精度達到0.2~0.4毫米,堪稱有史以來最逼真的文物作品復制。
不過,先臨三維的現有設備主要來自歐美等國制造。一臺從德國EOS公司引進的設備售價近400萬元人民幣,它是基于高性能材料(塑料與金屬)的高端3D打印機。
事實上,在經過近20年的研發(fā),國內的3D打印設備也在不斷取得突破,華中科技大學史玉升教授的研究團隊開發(fā)的1.2米×1.2米的“立體打印機”,是目前世界上最大成形空間的快速制造裝備,遠遠超過國外同類裝備水平,并因此獲得2011年國家技術發(fā)明二等獎。
史玉升教授研究團隊的重要骨干黃智告訴記者,廣西玉柴機器股份有限公司運用該技術生產六缸發(fā)動機缸蓋,一個星期內可以整體成形出四氣門六缸發(fā)動機缸蓋砂芯。而采用傳統(tǒng)的砂型鑄造試制方法,僅工裝模具的設計制造周期通常需要5個月左右。
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