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江苏永年“增材制造”技术培训总结

2019.03.05 36 字号 A - A A +
  

机电工程系 谢政伟


  2月25日至3月1日,我有幸参加了江苏永年激光成形技术有限公司的“增材制造”技术培训,江苏永年激光成形技术有限公司是一家从事快速成形技术设备、软件、工艺研发为一体的高新技术企业,5天的学习让我获益匪浅,拓宽了我的视野,下面,我将本次培训总结如下:


  我是数控技术专业出身,也就是与“增材制造”技术相反的“减材制造”,因此在学习的过程中我就自然地我的专业内容相比较,通过学习我认识到,这两种技术并不存在互相取代的关系,而是相辅相成,协同发展,永年激光公司展示的金属激光熔覆机,可以对金属零件的表面进行材料堆叠,这让我想起我在企业加工时,重达1吨的零件因为一处加工尺寸超差而被报废,原材料及前道工序的损失达上万元,而如果当时能采用金属激光熔覆技术熔覆后再加工,则可以解决掉这个问题。这不禁让我对这项技术抱有极大的热情。


  增材制造技术是将平面的打印上升到立体,简单地说,就是通过对立体模型进行建模、切片,分割成若干个层,然后以层为单位进行打印堆叠,最后形成实物。那么这种工作方式有什么优势呢?


  一、增材制造技术的特点


  1.这种工作方式使得它可以制造一些传统制造方法无法加工的零件,如镂空、模具随形冷却管、复杂航空零件等,可大大减少传统加工的工艺限制。

  2.随着技术的不断发展,已经可以对尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类等多种材料进行打印。

  3.增材制造技术的产品制造周期短,制造流程简单。特别是应用在设计阶段,省去了模具的设计、制作等工序,可以从CAD的三维模型直接处理导入设备完成加工,大大节省了制造成本。


  二、3D打印具体应用领域:


  1.工业制造:产品设计、原型机制作、功能验证;制作模具原型或直接打印模具,直接打印产品。

  2.文化创意和数码娱乐:形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影《阿凡达》运用3D打印塑造了部分角色和道具,将这项技术应用教学,可以极大提高学生的学习兴趣和创造力。

  3.航空航天、国防军工:复杂曲面、尺寸精细、需要特殊性能的零部件、机构的直接制造。依靠3D打印技术加工原理的优势,可以直接制造高强度、而又对结构和重量有苛刻要求的军工产品,商飞的民用大飞机C919、波音空客、美国NASA也使用3D打印技术给航天器打印一些传统工艺难以制造的零件。

  4.生物医疗:人工骨骼、人工牙齿、助听器、假肢等。培训期间,永年激光的王小廷工程师为我们现场演示了增材制造假牙以及假牙支架,威高骨科也正在使用增材制造技术打印医疗产品。


  三、3D打印技术的问题及发展前景


  虽然3D打印技术在短短20年发展非常迅速,但是目前还是有许多困难没有得到完美解决的。目前的问题主要体现在:


  1.成本偏高。对于民用来说,现在虽不像几年前高不可攀,但是制造成本相对于传统工艺优势不明显,但是打印材料价格高居不下,不锈钢粉末的售价达到150-300元/公斤,钛合金粉末的售价更是达到2000-3000元/公斤,导致总体成本偏高。

  2.打印零件的尺寸局限。对于工业,特别是军工,航空航天领域来说,某些零件需要较大尺寸来实现,而目前的3D打印机受制于设备尺寸及打印效率,不能打印大尺寸零件。

  3.材料限制。虽然3D打印可以使用多种材料,但是某些特殊材料还是较难打印,比如像衣服等纤维制品就不能很好的打印。

  4.精度和速度的限制。虽然目前3D打印技术拥有了一定的精度和速度,但是对于某些特殊领域如则还是不够。

  5.打印的力学性能限制。存在部分零件硬度偏高、疲劳强度较低等现象,硬度偏高,打印后无法进行进一步加工,疲劳强度较低也导致无法应用在受力结构件。


  四、总结


  虽然目前看来只是在医疗和军工方面应用较多,但随着技术的进一步发展,3D打印技术必然将更加成熟,这也必将得到普及。正所谓“第三次工业革命”,3D打印会极大的改变现有的制造工业,并对人们的生活产生深远的影响,也将极大促进高尖端工业的发展,使人类能够制造更先进的机器去探索新的领域。