中國(guó)鑄造網(wǎng)訊，11月3日，中國(guó)濟(jì)南，2013中國(guó)鑄造活動(dòng)周的“講臺(tái)”上，西工大長(zhǎng)江學(xué)者、中國(guó)鑄造學(xué)會(huì)第九屆理事長(zhǎng)黃衛(wèi)東在大會(huì)報(bào)告中聚焦“3D打印”，講述了“3D打印”技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)鑄造行業(yè)帶來(lái)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。
西工大3D打印技術(shù)研發(fā)特色鮮明
3D打印學(xué)名叫增材制造技術(shù)，原理是將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出的三維模型分解成若干層平面切片，然后把“打印”材料按切片圖形逐層疊加，最終“堆積”成完整的物體。
報(bào)告中，黃衛(wèi)東簡(jiǎn)要介紹了3D打印技術(shù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況，并梳理了該技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，特別是對(duì)我校在3D打印技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用情況，作了重點(diǎn)介紹。
西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是我國(guó)3D打印技術(shù)研發(fā)最出色的單位之一，主要發(fā)展名為“激光立體成形”的3D打印技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)激光融化金屬粉末，幾乎可以“打印”任何形狀的產(chǎn)品。其最大的特點(diǎn)是，使用的材料為金屬，“打印”的產(chǎn)品具有極高的力學(xué)性能，能滿足多種用途。
“隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，零件構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜，力學(xué)性能要求越來(lái)越高，重量卻要求越來(lái)越輕，通過(guò)傳統(tǒng)工藝很難制造。而3D打印則可以滿足這些需求?！秉S衛(wèi)東說(shuō)。
為國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919制造中央翼緣條，是3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域應(yīng)用的典型。據(jù)黃衛(wèi)東介紹，中央翼緣條長(zhǎng)達(dá)3米，是大型鈦合金結(jié)構(gòu)件，作為機(jī)翼的關(guān)鍵部件，以我國(guó)現(xiàn)有制造能力無(wú)法滿足需求，如果向國(guó)外采購(gòu)，勢(shì)必影響大飛機(jī)的國(guó)產(chǎn)化率。西工大與中國(guó)商用飛機(jī)有限公司合作，應(yīng)用激光立體成形技術(shù)解決了C919飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件的制造問(wèn)題。黃衛(wèi)東說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵部件的制造上也得到了運(yùn)用。
西工大3D打印技術(shù)對(duì)零部件的修復(fù)也獨(dú)樹(shù)一幟。航空航天零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂，一旦出現(xiàn)瑕疵或缺損，只能整體更換，可能造成數(shù)十萬(wàn)、上百萬(wàn)元損失。而通過(guò)3D打印技術(shù)，可以用同一材料將缺損部位修補(bǔ)成完整形狀，修復(fù)后的性能不受影響，大大節(jié)約了時(shí)間和金錢(qián)。
“4D打印只是3D打印技術(shù)龐大家族里小小的技術(shù)革新”
3D打印尚未普及，如今，“4D打印”又開(kāi)始被媒體關(guān)注并熱炒。
而黃衛(wèi)東教授在報(bào)告中則認(rèn)為：以為“4D打印”就比3D打印“高級(jí)”——“那是對(duì)這個(gè)術(shù)語(yǔ)還不夠了解”。實(shí)際上，“3D打印是一場(chǎng)革命，是真正非常厲害的技術(shù);4D打印只是3D打印技術(shù)龐大家族里小小的技術(shù)革新而已，它遠(yuǎn)不能和3D打印相提并論。”黃衛(wèi)東說(shuō)。
據(jù)悉，4D打印概念源于美國(guó)麻省理工學(xué)院在TED2013大會(huì)上的發(fā)布。4D打印并不是“第四維度”，它是自我組裝，即材料自動(dòng)變成為預(yù)設(shè)的模型，通過(guò)軟件設(shè)定模型和時(shí)間，變形材料會(huì)在指定時(shí)間之內(nèi)變形為所需的形狀。與3D打印需要建模、掃描不同，4D打印更為智能，物料可自行創(chuàng)造，簡(jiǎn)化了打印過(guò)程。
“增材制造技術(shù)對(duì)鑄造行業(yè)來(lái)講是機(jī)遇多于挑戰(zhàn)”
黃衛(wèi)東在報(bào)告中認(rèn)為，3D打印技術(shù)對(duì)于我國(guó)鑄造行業(yè)整體而言，“是機(jī)遇多于挑戰(zhàn)”。
他說(shuō)，在快速制造模型與砂型方面，3D打印可以加速新產(chǎn)品研發(fā)速度，降低工藝研究成本與風(fēng)險(xiǎn)，滿足單件與小批量市場(chǎng)需求;在激光組合制造領(lǐng)域，可以增強(qiáng)對(duì)市場(chǎng)需求的適應(yīng)能力;在高性能修復(fù)方面，可以減少高端鑄件的廢品率，滿足產(chǎn)品的進(jìn)度要求。
相比直接制造，3D打印技術(shù)在“更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、更高的性能、更快的反應(yīng)速度”等方面，具有極大的優(yōu)勢(shì)。
但是，當(dāng)前的情況是，“這些挑戰(zhàn)對(duì)目前的鑄造界來(lái)講，還是微不足道的。”黃衛(wèi)東分析道。其中，一個(gè)重要原因就是3D打印當(dāng)中原材料的成本很高，一般情況下，鋁合金等合金材料大概是每公斤就要兩萬(wàn)多元。“但是，這項(xiàng)新技術(shù)當(dāng)中成本下降的空間是很大的，我們要對(duì)3D打印技術(shù)未來(lái)發(fā)展對(duì)鑄造界帶來(lái)的挑戰(zhàn)保持清醒的認(rèn)識(shí)?！?/p>
黃衛(wèi)東前瞻性的分析，引起了與會(huì)專(zhuān)家和學(xué)者的極大興趣。
3D打印技術(shù)經(jīng)過(guò)20余年的發(fā)展，在全球范圍內(nèi)已形成一個(gè)規(guī)模16.8億美元的新興產(chǎn)業(yè)，并以年均20%-30%的速度高速成長(zhǎng)。中國(guó)3D打印技術(shù)也正在迅速“生長(zhǎng)”，今年4月，3D打印產(chǎn)業(yè)首次入選國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)。
業(yè)內(nèi)認(rèn)為，3D打印是一場(chǎng)制造技術(shù)的革命，是中國(guó)制造業(yè)升級(jí)的重要一環(huán)。但3D打印在中國(guó)還處于初級(jí)階段，從整個(gè)產(chǎn)業(yè)角度來(lái)看，由于缺少龍頭企業(yè)的帶動(dòng)作用，政府暫時(shí)缺少針對(duì)性的扶植措施，整體產(chǎn)業(yè)體量還較小;另一方面中國(guó)制造業(yè)還處于粗放形式，各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)3D打印技術(shù)帶來(lái)的沖擊認(rèn)識(shí)還不足，接受度較低。
據(jù)記者了解，中國(guó)對(duì)3D打印的研發(fā)，已經(jīng)有了長(zhǎng)達(dá)20多年的探索和積累。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，中國(guó)在科研方面已經(jīng)頗具實(shí)力，但是在商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化方面仍不成熟?？梢钥吹降氖牵瑖?guó)內(nèi)3D打印行業(yè)的科研力量都在積極與企業(yè)合作，努力將3D打印推向應(yīng)用。
