3D打印改變工程機械未來的魔幻技術

核心提示：3D打印改變工程機械未來的魔(mo)幻技術

3D打(da)印改變工程機械未來(lai)的魔幻技術

    我(wo)國工程(cheng)機械(xie)行業(ye)經(jing)歷過2011年的(de)(de)大起大落(luo)后(hou)，企業(ye)越來越重視企業(ye)的(de)(de)管(guan)理、技術(shu)的(de)(de)研發等(deng)“內家(jia)功(gong)”的(de)(de)修(xiu)煉，努力擺(bai)脫核(he)心技術(shu)的(de)(de)受制(zhi)(zhi)于人，大而不強的(de)(de)行業(ye)現狀。歸根結底(di)，行業(ye)發展(zhan)就是技術(shu)的(de)(de)發展(zhan)。數字(zi)技術(shu)的(de)(de)新寵“3D打印”的(de)(de)出現，會給(gei)未(wei)(wei)來的(de)(de)工程(cheng)機械(xie)制(zhi)(zhi)造帶來怎樣的(de)(de)魔幻未(wei)(wei)來呢?

　　究竟什(shen)么是3D打印?

　　3D打印是(shi)快速成型技術(shu)的一(yi)種，它以數字(zi)模(mo)型文件(jian)為基礎，運用粉末狀(zhuang)金(jin)屬或塑料(liao)等可粘合材料(liao)，通過(guo)逐層(ceng)打印的方式來構(gou)造(zao)物體，形(xing)成“數字(zi)化制(zhi)造(zao)”。

　　3D打(da)印技術，是(shi)以(yi)計算機(ji)(ji)(ji)三(san)(san)維(wei)(wei)設(she)計模型(xing)為(wei)藍本，通過軟件(jian)分(fen)層離散(san)和(he)數控成(cheng)型(xing)系統，利用激光束、熱(re)熔噴嘴(zui)等方式將金屬粉末(mo)、陶瓷粉末(mo)、塑(su)料、細胞(bao)組織(zhi)等特殊材(cai)(cai)料進行逐層堆(dui)積黏結，最終疊加(jia)成(cheng)型(xing)，制造出(chu)實體產(chan)品(pin)。與傳統制造業通過模具、車銑等機(ji)(ji)(ji)械加(jia)工方式對(dui)(dui)原(yuan)材(cai)(cai)料進行定型(xing)、切削以(yi)最終生(sheng)產(chan)成(cheng)品(pin)不(bu)同，3D打(da)印將三(san)(san)維(wei)(wei)實體變為(wei)若干個二維(wei)(wei)平面，通過對(dui)(dui)材(cai)(cai)料處(chu)理(li)并(bing)逐層疊加(jia)進行生(sheng)產(chan)，大(da)大(da)降低了制造的(de)(de)復(fu)雜度。這種(zhong)數字化制造模式不(bu)需要(yao)復(fu)雜的(de)(de)工藝(yi)、不(bu)需要(yao)龐(pang)大(da)的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)、不(bu)需要(yao)眾(zhong)多的(de)(de)人力(li)，直接(jie)從計算機(ji)(ji)(ji)圖形數據中(zhong)便可(ke)生(sheng)成(cheng)任何形狀的(de)(de)零件(jian)，使生(sheng)產(chan)制造得(de)以(yi)向更廣的(de)(de)生(sheng)產(chan)人群范圍(wei)延伸(shen)。

　　我們日常生活(huo)中使用的(de)(de)(de)普通(tong)(tong)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)可(ke)以打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)電腦(nao)設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)平面物(wu)(wu)品，而(er)所謂的(de)(de)(de)3D打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)與普通(tong)(tong)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)工作原(yuan)(yuan)理(li)基本相同，只是(shi)(shi)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)材(cai)料(liao)(liao)有些不同，普通(tong)(tong)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)材(cai)料(liao)(liao)是(shi)(shi)墨水和(he)紙(zhi)張，而(er)3D打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)內裝有金(jin)屬、陶瓷、塑料(liao)(liao)、砂等不同的(de)(de)(de)“打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)材(cai)料(liao)(liao)”，是(shi)(shi)實(shi)實(shi)在在的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)，打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)與電腦(nao)連接后，通(tong)(tong)過電腦(nao)控制可(ke)以把“打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)材(cai)料(liao)(liao)”一層層疊(die)加起來，最終把計(ji)算機(ji)(ji)(ji)上的(de)(de)(de)藍圖變成(cheng)實(shi)物(wu)(wu)。通(tong)(tong)俗地說，3D打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)可(ke)以“打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)”出真實(shi)的(de)(de)(de)3D物(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)(de)一種設(she)(she)備，比如打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)一個機(ji)(ji)(ji)器人(ren)、打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)玩具車(che)，打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)各(ge)種模(mo)型，甚至是(shi)(shi)食物(wu)(wu)等等。之所以通(tong)(tong)俗地稱(cheng)其為(wei)(wei)“打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)”是(shi)(shi)參照了普通(tong)(tong)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)技術原(yuan)(yuan)理(li)，因為(wei)(wei)分(fen)層加工的(de)(de)(de)過程與噴墨打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)十(shi)分(fen)相似。這項打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)技術稱(cheng)為(wei)(wei)3D立體(ti)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)技術。

　　最早的(de)3D打(da)(da)(da)印技術出現于(yu)上(shang)個(ge)世紀80年代的(de)美(mei)國，由于(yu)材料和機器極其昂貴，3D打(da)(da)(da)印并沒(mei)有大范圍商用。近年來，隨著3D打(da)(da)(da)印材料的(de)多(duo)樣化(hua)發展以(yi)及(ji)(ji)打(da)(da)(da)印技術的(de)革新，除(chu)了較為普遍的(de)工(gong)(gong)業生(sheng)產、食品加工(gong)(gong)、軍事、汽車(che)、建筑等行業外，如今還(huan)涉(she)及(ji)(ji)了更高精尖的(de)技術。如航空航天、生(sheng)物(wu)(wu)工(gong)(gong)程(cheng)、納米技術、克隆技術等行業，甚至可以(yi)用實(shi)驗室培養進去(qu)的(de)細胞介質打(da)(da)(da)印出一(yi)個(ge)人體器官，或用糖物(wu)(wu)質混(hun)合物(wu)(wu)打(da)(da)(da)印出一(yi)個(ge)血(xue)管組織。

　　3D打印改(gai)變制造業未來的魔幻技(ji)術(shu)

　　在(zai)航空領域(yu)，3D打印技(ji)術已(yi)經(jing)得到(dao)了廣泛(fan)的應(ying)用。一(yi)個機械(xie)零件，甚至是一(yi)架飛機，都可以“打印”出來(lai)。

　　2013年5月24日，在第十六屆中(zhong)(zhong)國北(bei)京國際科技(ji)(ji)(ji)產(chan)業博(bo)覽會(hui)上，中(zhong)(zhong)航重機(ji)(ji)控股子公(gong)司中(zhong)(zhong)航激光所(suo)屬(shu)研發(fa)(fa)團隊，展示了獲(huo)得2012年度“國家技(ji)(ji)(ji)術發(fa)(fa)明獎(jiang)一等獎(jiang)”的飛機(ji)(ji)鈦合金大型整體關鍵構件激光成形技(ji)(ji)(ji)術。這一技(ji)(ji)(ji)術是(shi)“3D打(da)印技(ji)(ji)(ji)術”的高端發(fa)(fa)展形勢(shi)，是(shi)一項“變革性”的短周期、低成本、數字化先進制造技(ji)(ji)(ji)術。

　　通過(guo)這一(yi)技術(shu)，正在(zai)研(yan)制(zhi)的(de)(de)兩型第五代戰(zhan)斗機(ji)殲(jian)(jian)-20和殲(jian)(jian)-31采用(yong)(yong)(yong)鈦合(he)金(jin)的(de)(de)主體(ti)結構，成功降低了(le)飛(fei)機(ji)的(de)(de)結構重(zhong)(zhong)量(liang)，提高了(le)戰(zhan)機(ji)的(de)(de)推重(zhong)(zhong)比;依托激光(guang)鈦合(he)金(jin)成形造(zao)價低、速度快的(de)(de)特點，沈飛(fei)在(zai)一(yi)年(nian)之內(nei)連續組裝出殲(jian)(jian)-15、殲(jian)(jian)-16、殲(jian)(jian)-31等(deng)多型戰(zhan)斗機(ji)并且(qie)進行(xing)試飛(fei)。民用(yong)(yong)(yong)航空制(zhi)造(zao)業也開始應(ying)用(yong)(yong)(yong)這一(yi)技術(shu)。目前(qian)，在(zai)西(xi)北工(gong)(gong)業大學凝固技術(shu)國家(jia)重(zhong)(zhong)點實驗(yan)室(shi)下設(she)的(de)(de)激光(guang)制(zhi)造(zao)工(gong)(gong)程中心，通過(guo)激光(guang)立體(ti)成型技術(shu)為將于2014年(nian)投產，并在(zai)2016年(nian)投入運營的(de)(de)國產客機(ji)C919制(zhi)造(zao)了(le)鈦合(he)金(jin)翼梁(liang)，長度超過(guo)5米。