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3D打印将如何“引爆”智能制造产业链?

2016-02-05 06:49
华静一
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  通过改善加热源提高打印精度。在激光加热源中,超短脉冲激光的光束作用范围更加集中,能够显著提高加工精度。德国TETRA公司基于双光子聚合工艺,推出纳米级3D打印机,使用超短脉冲激光来固化液体光敏材料。TETRA公司所使用的激光,波长780nm,脉冲持续时间少于120fs,由此保障固化区域的直径最低小于100纳米,从而实现极高的打印精度。

  通过改善材料等措施提高打印致密度。3D打印机制造商ExOne公司推出一种新型3D打印材料——Inconel合金625。该材料的致密度超过99%,可使用黏结剂喷射技术打印高致密度金属材料,用于航空航天等领域。弗吉尼亚理工学院正在开发一种新型的金属3D打印工艺,该工艺基于黏结剂喷射原理,使用铜粉末来打印零部件。研发团队通过向黏结剂中添加纳米粒子,来填补烧结过程中产生的空隙,增加零部件的致密度。

  改良喷嘴技术以提高3D打印的加工速度。日本东芝利用专有的流体模拟技术开发出一种全新喷嘴,这种喷嘴仅在一个极小的区域内施加粉末材料,使得激光能够精确覆盖微小的区域,进而大幅缩短激光金属沉积的时间,打印速度可达110cc/小时。法国BeAM公司研发出一种直接能量沉积技术,使用独特的喷嘴系统,能够在高能激光启动的同时喷射出金属粉末流,该项技术将打印速度提高到300cc/小时。

  从打印设备和材料方面降低3D打印成本。美国北卡罗来纳州立大学研发出一种新型光刻技术,不再依赖于专业的镜头、电子束等昂贵装置,而是使用纳米微球来塑造光线模型,因而极大降低了成本。英国金属材料制造商Metalysis开发出低成本的钛金属粉末,可用于3D打印汽车、航空零部件。Metalysis的工艺极大简化了钛粉的生产流程,将钛粉的生产成本降低了75%,已接近不锈钢的价格。

  我国尚未形成完整产业体系

  我国高度重视3D打印产业,已初步建立起研发体系,形成小规模应用市场。2015年2月,工业和信息化部、发展改革委、财政部联合印发《国家增材制造产业发展推进计划(2015~2016年)》,为3D打印的发展提供了有力的政策支撑环境。在3D打印技术研发方面,清华大学、北京航空航天大学、华中科技大学等高校主导,已经在某些关键领域取得突破。而高校在技术研发过程中,通过专利授予和技术入股等方式成立公司,加快了3D打印技术成果的产业化。目前,国内涌现出数十家3D打印制造设备与服务企业,已初步形成小规模的产业市场。

  然而,我国3D打印产业依然处于新生阶段,尚未形成完整的产业体系。3D打印材料等关键核心技术基础薄弱,生产3D打印材料的企业较少,尤其是金属3D打印材料,严重依赖进口,导致3D打印成本较高,影响其产业化进程。

  总体来看,我国发展3D打印技术的起点较高,市场空间巨大。为此,我国应当从多个角度发力,加快推进3D打印产业健康有序发展。

  加快3D打印技术成果产业化。鼓励高校、科研院所将3D打印技术研究成果及时转化到产业界。通过成立3D打印创新中心等方式,促进创新链与产业链的紧密对接。依托创新中心,开展高校、科研院所与企业的合作研究,以及3D打印技术与专利的转让和交易。

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