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中国3D打印5大应用前景分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-11-11  来源:鹰目网   浏览次数:589
  3、航空航天是3D打印最具前景的应用领域之一,中国的钛合金激光快速成型技术国际领先
 
  航空航天设备制造是3D打印最具前景的应用领域之一,原因主要在于:第一,航空航天设备往往具有“多品种、小批量”的特点,尤其在试制阶段许多零部件都需要单件定制,若采取传统工艺则周期长、成本高,3D打印则可以实现低成本快速成型;第二,出于减重与强度要求,航空航天设备中复杂结构件或大型异构件的比例越来越高,若采用传统的“锻造+机加工”方式,则所需工序繁多、工艺复杂,甚至根本无法直接加工,而3D打印在复杂部件加工方面具有明显优势;第三,采用传统工艺加工飞机零部件的原材料利用率只有10%左右,其他部分都在铸模、锻造、切割和打磨过程中浪费了,而3D打印的增量制造方式可将原材料利用率提高至90%以上。
 
  波音公司是率先将3D打印技术用于飞机设计和制造的国际航空制造企业,已累计利用3D打印技术生产了300多个不同的小型零部件。GE航空2012年收购了专门开发激光烧结金属粉末技术的MorrisTechnologies公司,用来为其Leap系列发动机制造组件。普惠公司也投入数百万联合康涅狄格大学成立了增量制造中心。美国国家航天航空局(NASA)正在使用3D打印机生产航天器的引擎部件,并计划将打印设备发射到国际空间站,以期宇航员能够自给自足,利用空间站上的原料直接生产所需品,改变完全依赖地面供给的补给模式。
 
  我国的大型钛合金结构件激光成形技术具有国际领先水平,是目前世界上唯一掌握了飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成型技术并实现装机应用的国家。北航王华明教授凭借“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成型技术”获得了“2012年度国家技术发明一等奖”,据称其实验室只需要55天就能打印出C919机头的四个主风挡窗框,而若向国外公司订购至少需要两年以上,且模具费就要上千万元。西北工业大学凝固技术国家重点实验室也是我国3D打印技术研发最出色的单位之一,其激光立体成形技术已经成功的用于C919中央翼缘条的制造。另据媒体报道,在舰载机、四代机等新型军用飞机的研制过程中,3D打印技术已经发挥了重要作用,承担了包括起落架在内的钛合金主承力构件的试制任务。
 
  4、在消费电子与汽车行业,3D打印技术主要用于设计原型制造及模具开发
 
  从全球范围来看,消费电子与汽车行业是3D打印技术最主要的两个应用领域,分别占20%左右的市场份额。从具体用途来看,3D打印技术在上述两个行业的应用主要集中于设计原型制造及生产过程中的模具加工。借助3D打印技术辅助设计和测试,可以大幅缩短新产品研发周期、降低试制与试验成本。比如:Nokia曾借助3D打印技术完成手机外壳和结构件的设计和样件制造;通用汽车已经用3D打印技术打印出应用于测试的零部件和模具超过20000个,现代、宝马等汽车厂家也已将3D打印技术应用于新车研发过程当中。
 
  在产品制造环节,由于消费电子和汽车行业均具有标准化、大规模生产的特点,3D打印技术在直接零部件制造方面尚无法满足加工速度和经济性要求,故短期内很难取代传统的制造模式。但在一些个性化的小众市场,3D打印直接加工的产品仍拥有一定的受众群。比如:由用户定制的手机外壳、用户可以参与设计的汽车等。
 
  5、在建筑与服装行业,3D打印可以实现复杂结构、极大的拓展设计师的想象空间
 
  在建筑领域,3D打印技术最初主要用于设计模型的制造,但近来已经有多位建筑师提出了3D打印实体建筑的构想。荷兰阿姆斯特丹建筑大学的设计师JanjaapRuijssenaars设计的3D打印建筑物“LandscapeHouse”特别模拟了莫比乌斯环,计划利用3D打印机逐块打印出来,每块的尺寸为6×9米,然后拼接成一个整体建筑,预计需要耗时一年半完成。伦敦的建筑设计工作室SoftkillDesign的3D打印建筑方案更具冲击力,该建筑完全抛弃了传统的固体墙,而是采用以骨骼为基础的纤维尼龙结构,组件由激光烧结生物塑料制成。
 
  服装制造方面,3D打印可以加工出传统工艺难以完成的复杂款式,极大的拓展的设计师的想象空间。2011年巴黎春夏时装展上,荷兰时尚设计师Irisvan Herpen发布了他直接用3D打印机制作的立体服装,这些超太空感的服装由锦纶打印而成。耐克和阿迪达斯均已经开始用3D打印机制造一些运动鞋功能部件,也有直接制造运动服的打算。
 

 
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