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增材制造技术与质料海内外工业及科研生长分析

2021-09-19 13:49上一篇:实现精益制造的5个原则和12个经典工具 |下一篇:没有了

本文摘要:增材制造(通常又称 3D 打印),是以三维模型数据为基础,通过质料聚集的方式制造零件或实物的工艺(GB/T 35351-2017,2.2.1),被《“十三五”国家科技创新计划》列为重要的颠覆性技术之一,在航空、航天、医疗、武器、船舶、核工业、汽车、轨道交通、家电、模具、文化创意等领域展现出很是辽阔的应用前景。据增材制造(AM)市场的领先行业分析公司 SmarTech Analysis 公布的数据显示,2018 年全球增材制造市场价值到达了 93 亿美元。

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增材制造(通常又称 3D 打印),是以三维模型数据为基础,通过质料聚集的方式制造零件或实物的工艺(GB/T 35351-2017,2.2.1),被《“十三五”国家科技创新计划》列为重要的颠覆性技术之一,在航空、航天、医疗、武器、船舶、核工业、汽车、轨道交通、家电、模具、文化创意等领域展现出很是辽阔的应用前景。据增材制造(AM)市场的领先行业分析公司 SmarTech Analysis 公布的数据显示,2018 年全球增材制造市场价值到达了 93 亿美元。在增材制造技术与装备方面,欧洲、美国等工业蓬勃国家和地域一直引领着全球增材制造技术与装备的研究与生长,无论是在原始创新力、市场竞争力还是工业领域的应用方面,均处于全球领先职位。日本、韩国、新加坡和澳大利亚等国也在努力推动增材制造技术与装备的研究与开发,但尚未形成一定规模。

与前几年相比,2018年全球企业出现出了越发猛烈的竞争局势。我国3D打印的研究起步于20世纪90年月,最早由清华大学颜永年团队、北京航空航天大学王华明团队、西安交通大学卢秉恒院士团队、华中科技大学史玉升研究团队及西北工业大学黄卫东团队等为代表,开展了一系列重要科研和工业化推进事情,取得了一系列结果,奠基了生长基础。2002年大连理工大学姚山教授提出了轮廓失效3D打印方法(Profile Invalidation Rapid Prototying,简称PIRP 法),解决了设备大型化与制件成本、效率、精度上的矛盾,并于 2013年将3D打印机加工面积扩展至 1.8m×1.8m[9]。

此外,华中科技大学史玉升团队在2010年时,也研制出了加工面积为1.2m×1.2m的3D打印机。2013年,华中科技大学张海鸥教授提出了熔融沉积-一连轧制复合直接制造金属零件的方法,有效提高了制造精度、效率、成形件组织性能。

近两年我国在3D打印领域,取得一定希望,其中在3D打印热固性质料领域取得重要希望。3D打印技术方面,微纳增材制造技术、液态金属悬浮3D打印技术、“直写式”3D 微打印技术等方面取得突破。2018年11月,北京AFS隆源自动成型系统有限公司团结北京科技大学乐成开发梯度质料金属铺粉3D打印设备 AFS-M120X。

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在增材制造质料方面,增材制造质料现在的生长前沿仍主要集中在西欧地域,陪同着增材制造技术的迅猛生长,质料体系也日趋富厚,产物性能不停优化,在航空、航天、生物医疗、汽车和工业等领域逐步获得推广和规模化工业应用。我国和日本、印度等其它国家也在增材制造质料领域努力结构,处于跟跑阶段。我国增材制造研究起步仅比西欧晚3至5年,近年来生长很是迅速。

然而质料作为生长的须要物质基础和保障,其工业化在我国仍处于起步阶段,在质料性能、产物体系健全水平上与先进国家相比存在一定差距。2018年至2019年,外洋在增材制造质料方面取得重要突破,据日立于2019年 3月6日的官方消息,日立制作所和日立金属开发出可使用3D打印机成型耐腐蚀性和强度精彩的新合金;英国帝国理工学院团队陈诉了一种全新人造超质料——强度增加但质量较轻,这种质料是使用多向晶格,并联合3D打印技术制成,而其中新型晶格则是凭据强金属合金的基本原理设计的。

这些结果的发现将会为科学界带来越发结实且适合于种种应用的轻型3D打印质料。近年来,我国增材制造质料工业生长很是迅速,优势企业主要集中在北京、河北、江苏、陕西、湖南、广东等地域。这些企业多数围绕自身增材制造装备以及应用领域开发质料体系,最初的研发事情多数依托海内实力雄厚的高校、科研院所和行业领武士物,后逐步增强自主研发和行业战略互助,在增材制造质料研发实力和工业化推进上处于全国领先职位。

我国在3D打印热固性质料领域取得重要希望,东华大学质料学院游正伟教授团队基于新近生长的热固性质料3D打印新技术,构筑了具有三维立体多孔结构的纳米摩擦发电机(3DP-TENG)。现在工业上的希望多为3D打印工艺以及设备的革新,以提高精致化水平。事实上现有技术在到达高精度尺度的同时,正力图打印出与铸造制品性能相当的产物。但现在还面临的一个问题是可用的打印质料不够富厚,因此更多的学术研究放在了可打印质料的研发上。

我国增材制造全工业链未能到达有效协同生长,高校、科研院所和企业间虽然已经建设了部门互助机制,可是整体上凝聚力不强。


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