3D打印改變工程機械未來的魔幻技術

核心提示：3D打(da)印改(gai)變工程機械未來的魔幻技術

3D打印(yin)改(gai)變工程機械未(wei)來的魔(mo)幻技術

    我國工程(cheng)(cheng)機械行(xing)業經(jing)歷(li)過2011年(nian)的(de)(de)(de)大起大落后，企業越來越重視企業的(de)(de)(de)管理(li)、技(ji)術的(de)(de)(de)研發(fa)等“內家功”的(de)(de)(de)修煉，努(nu)力擺脫核心技(ji)術的(de)(de)(de)受制于人，大而不強的(de)(de)(de)行(xing)業現狀。歸根結(jie)底，行(xing)業發(fa)展就(jiu)是技(ji)術的(de)(de)(de)發(fa)展。數字技(ji)術的(de)(de)(de)新(xin)寵(chong)“3D打印”的(de)(de)(de)出現，會給未(wei)來的(de)(de)(de)工程(cheng)(cheng)機械制造帶(dai)來怎(zen)樣的(de)(de)(de)魔(mo)幻未(wei)來呢?

　　究竟(jing)什么是3D打(da)印?

　　3D打印是(shi)快(kuai)速成型技術的(de)一種，它以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或(huo)塑料等可(ke)粘合材料，通過逐層打印的(de)方式來(lai)構造物體，形成“數字化制造”。

　　3D打印(yin)技術，是以計算(suan)機(ji)三(san)維(wei)設(she)計模(mo)型為藍本，通過軟件(jian)分(fen)層(ceng)離散和(he)數控(kong)成(cheng)(cheng)型系統(tong)，利(li)用(yong)激光束、熱熔噴嘴等方(fang)式(shi)將金屬(shu)粉末(mo)、陶瓷(ci)粉末(mo)、塑料、細胞組(zu)織等特殊材料進行(xing)逐層(ceng)堆積黏結，最終疊加成(cheng)(cheng)型，制造(zao)(zao)(zao)出實體產(chan)品。與傳(chuan)統(tong)制造(zao)(zao)(zao)業(ye)通過模(mo)具、車(che)銑(xian)等機(ji)械加工方(fang)式(shi)對原材料進行(xing)定型、切削以最終生產(chan)成(cheng)(cheng)品不同，3D打印(yin)將三(san)維(wei)實體變為若干個二維(wei)平面，通過對材料處理并逐層(ceng)疊加進行(xing)生產(chan)，大大降(jiang)低了(le)制造(zao)(zao)(zao)的(de)復雜度(du)。這種(zhong)數字(zi)化(hua)制造(zao)(zao)(zao)模(mo)式(shi)不需(xu)(xu)要(yao)復雜的(de)工藝(yi)、不需(xu)(xu)要(yao)龐(pang)大的(de)機(ji)床、不需(xu)(xu)要(yao)眾多的(de)人力(li)，直接從計算(suan)機(ji)圖形(xing)數據中便可生成(cheng)(cheng)任何形(xing)狀的(de)零件(jian)，使生產(chan)制造(zao)(zao)(zao)得以向(xiang)更廣的(de)生產(chan)人群范圍延伸。

　　我們日常生活(huo)中使(shi)用的(de)(de)普通(tong)(tong)(tong)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)可以打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)電腦設計(ji)(ji)的(de)(de)平面(mian)物(wu)品，而所謂的(de)(de)3D打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)與(yu)普通(tong)(tong)(tong)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)工作(zuo)原(yuan)理基本相同，只(zhi)是打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)有(you)些不同，普通(tong)(tong)(tong)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)是墨(mo)水和紙張，而3D打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)內(nei)裝(zhuang)有(you)金屬(shu)、陶(tao)瓷(ci)、塑料(liao)(liao)、砂等(deng)不同的(de)(de)“打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)”，是實(shi)實(shi)在(zai)在(zai)的(de)(de)原(yuan)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)與(yu)電腦連接后，通(tong)(tong)(tong)過電腦控制可以把(ba)(ba)“打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)”一(yi)層(ceng)層(ceng)疊(die)加起來(lai)，最終把(ba)(ba)計(ji)(ji)算機(ji)(ji)(ji)上(shang)的(de)(de)藍圖變(bian)成實(shi)物(wu)。通(tong)(tong)(tong)俗(su)地說，3D打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)是可以“打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)”出真實(shi)的(de)(de)3D物(wu)體(ti)(ti)的(de)(de)一(yi)種設備，比如打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)一(yi)個機(ji)(ji)(ji)器人、打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)玩具車，打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)各(ge)種模(mo)型，甚至是食物(wu)等(deng)等(deng)。之所以通(tong)(tong)(tong)俗(su)地稱(cheng)其為“打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)”是參照了普通(tong)(tong)(tong)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)技(ji)術(shu)原(yuan)理，因(yin)為分層(ceng)加工的(de)(de)過程與(yu)噴墨(mo)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)十分相似。這項打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)技(ji)術(shu)稱(cheng)為3D立(li)體(ti)(ti)打(da)(da)(da)(da)(da)印(yin)(yin)(yin)(yin)技(ji)術(shu)。

　　最早的(de)3D打(da)印(yin)(yin)技術(shu)出現(xian)于上個(ge)世紀80年(nian)代的(de)美(mei)國，由于材料和機器極其(qi)昂貴，3D打(da)印(yin)(yin)并沒有大范(fan)圍商用。近(jin)年(nian)來，隨著3D打(da)印(yin)(yin)材料的(de)多樣化(hua)發展(zhan)以(yi)及打(da)印(yin)(yin)技術(shu)的(de)革新，除了較為(wei)普(pu)遍的(de)工(gong)業生(sheng)(sheng)產、食品(pin)加工(gong)、軍事、汽(qi)車、建筑(zhu)等行業外，如今(jin)還涉及了更高(gao)精(jing)尖的(de)技術(shu)。如航(hang)空航(hang)天、生(sheng)(sheng)物工(gong)程、納米技術(shu)、克隆(long)技術(shu)等行業，甚至可以(yi)用實驗室培養進(jin)去的(de)細胞介質打(da)印(yin)(yin)出一個(ge)人體器官，或(huo)用糖物質混合物打(da)印(yin)(yin)出一個(ge)血(xue)管組(zu)織(zhi)。

　　3D打印改變(bian)制造業未(wei)來的魔幻技(ji)術

　　在(zai)航(hang)空領域(yu)，3D打(da)印技術已(yi)經得到了廣泛的(de)應用。一個機(ji)械(xie)零件，甚至(zhi)是一架飛機(ji)，都(dou)可以(yi)“打(da)印”出來。

　　2013年5月24日，在第十六屆中(zhong)(zhong)國北京國際科技(ji)(ji)產業(ye)博覽(lan)會上(shang)，中(zhong)(zhong)航重機(ji)控股子(zi)公(gong)司中(zhong)(zhong)航激光所(suo)屬研發團(tuan)隊(dui)，展示了獲得2012年度“國家技(ji)(ji)術發明獎一等獎”的(de)飛機(ji)鈦合(he)金(jin)大型整體(ti)關鍵構件激光成形(xing)(xing)技(ji)(ji)術。這一技(ji)(ji)術是(shi)“3D打印技(ji)(ji)術”的(de)高端發展形(xing)(xing)勢，是(shi)一項“變革性”的(de)短周(zhou)期、低(di)成本、數字化先進制造技(ji)(ji)術。

　　通過這一(yi)技術(shu)，正在研(yan)制(zhi)(zhi)的(de)兩(liang)型(xing)第五代(dai)戰(zhan)斗機(ji)殲(jian)(jian)-20和殲(jian)(jian)-31采用(yong)鈦合(he)金的(de)主體結(jie)構，成功(gong)降低(di)了飛機(ji)的(de)結(jie)構重(zhong)量，提高了戰(zhan)機(ji)的(de)推重(zhong)比;依托激(ji)光鈦合(he)金成形造價低(di)、速(su)度(du)快的(de)特點，沈飛在一(yi)年(nian)之內連續組裝出殲(jian)(jian)-15、殲(jian)(jian)-16、殲(jian)(jian)-31等多型(xing)戰(zhan)斗機(ji)并且進(jin)行試飛。民用(yong)航空制(zhi)(zhi)造業也開始應用(yong)這一(yi)技術(shu)。目前(qian)，在西北(bei)工業大學凝固(gu)技術(shu)國(guo)家重(zhong)點實(shi)驗室下設的(de)激(ji)光制(zhi)(zhi)造工程中心，通過激(ji)光立體成型(xing)技術(shu)為將于2014年(nian)投產，并在2016年(nian)投入運營的(de)國(guo)產客機(ji)C919制(zhi)(zhi)造了鈦合(he)金翼梁，長度(du)超過5米(mi)。