3D打印已经进入工业部门视野 制造业智能化将加
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  目前,国内3D打印主要有清华大学、华中科技大学、西安交通大学、华南理工大学、北京航空航天大学等高校教授带领的科研团队。在他们的引领下,中国3D打印取得了一定的成效,不少3D打印联盟相继成立,3D打印企业也层出不穷,3D打印也能打印出无人驾驶小型飞机、文物、小零件、食物、自行车、小建筑等,令人耳目一新。

  近日,在深圳举行的中国3D打印产业发展与技术应用论坛上,来自政府、企业以及科研机构的各界人士均表示看好国内3D打印产业发展前景,但也有部分人士指出,目前国内3D打印技术的应用范围较窄,产业规模相对较小。

  3D打印热潮将带动国内激光产业

  国内的3D打印由清华大学的颜永年教授引入我国研发虽有20余年,但是由于相关部门重视不够,政府财政支持不足,基本没有推进3D打印技术的研发工作。直到去年12月14日,工信部副部长苏波在增材制造技术国际论坛上透露,中国将提速3D打印技术的研发和产业化,并将组织研究制定3D打印技术路线图、中长期发展战略,推动完善3D打印技术规范和标准制定,研究制定3D打印产业发展的专项财税政策,这标志着3D打印正式纳入中国工业主管部门的视野。

激光3D打印技术

  据悉,深圳激光产业从一片空白到形成产业带,从毫无产业概念到成长了大批的从业人员,已经走过了不平凡的30年。目前,深圳已经成为继武汉之后国内第二的激光产业聚集地,有200多家激光企业,产业规模达100亿元,约占全国35%。

  激光技术比较抽象,但是它已经成为我们生活中必不可少的技术手段。据介绍,苹果手机80%的制造技术与激光有关,奔驰、宝马、F16战斗机、天宫一号等大型装备都离不开激光技术。因此,有业内人士将激光、核聚变、集成电路、计算机并称为上世纪四大核心技术发现。

  深圳的激光企业主要集中在南山、宝安、龙岗三个区,包括大族激光、光韵达、联赢激光、光大激光、木森科技、创鑫激光、瑞丰恒、奥瑞那等一批激光企业,其中大族激光、光韵达属于上市企业(武汉激光上市企业也仅有两家)。大族激光去年的业绩高达43亿元,为亚洲产值规模最大、全球第二的激光企业,占深圳激光产业的40%多。

  深圳高新技术产业发达,在材料技术、控制技术、光机电技术、软件技术等领域有着较为突出的技术优势和行业龙头。一些企业凭借自身的技术优势进入了3D打印领域,主要进行手板模型、产品磨具的批量制造:例如今年年初,拥有聚酰亚胺产业链的深圳惠程表示,公司有意凭借材料优势进军航空航天3D打印市场;而上市公司光韵达已经从德国引进一整套3D打印设备和解决方案,光韵达高管表示,公司未来业务方向将会落脚在3D打印应用上;桌面级3D领域,目前已经有维示泰克、茂登等公司展开自主研发,实现了3D打印机的整机生产和销售。

  其次,3D打印产业在深圳拥有庞大的市场需求,这体现在深度行业应用上:以华为、中兴为代表的电信设备企业,以创维、TCL、康佳等为代表的数码家电企业,还有如深圳的仪器仪表、安防制造、工业设计、珠宝首饰、文化创意等优势细分产业,都是3D打印技术运用的目标范畴而它们在深圳已经有了体量庞大的产业集群。

  用于军事装备制造 3D打印应威力具大

  歼-15项目率先采用了数字化协同设计理念:三维数字化设计改变了设计流程,提高了试制效率;五级成熟度管理模式,冲破设计和制造的组织壁垒,而这与3D打印技术关系紧密。他透露,钛合金和M100钢的3D打印技术已应用于新机试制过程,主要是主承力部分。

歼-15 3D打印技术

  在传统的战斗机制造流程当中,飞机的3D模型设计好后,需要进行长期的投入来制造水压成型设备,而使用3D打印这种增材制造技术后,零件的成型速度、应用速度得以大幅度提高。如果不是采用3D打印的增材制造技术,歼-15战斗机至今能否首飞都很难讲。我国钛合金3D打印技术已用于新机研制,于2012年10月至11月首飞成功的机型,广泛使用了3D打印技术制造钛合金主承力部分,包括整个前起落架。2002年,3D打印技术刚萌芽时,我们就进行相关技术研发,通过与北航的合作,目前已具备一定产业能力。

  用3D打印技术制造战机,中国并不是第一家。1984年,美国开发出从数字数据打印出3D物体的技术,并在2年后开发出第一台商业3D打印机。美国空军一下子就被这种新技术吸引,他们认为,如果将这种技术用在武器制造上,产生的威力将是惊人的。在航空工业上广泛被使用的一种金属是钛,它的密度只有钢铁的一半,强度却远胜于绝大多数合金,如果通过激光将钛熔化并一层层喷出飞机来,无疑将大大提高美国战机的制造速度。为此,1985年,在五角大楼主导下,美国秘密开始了钛合金激光成形技术研究,1992年这项技术才公之于众。

  不过,由于在制造过程中钛合金变形、断裂的技术难题无法解决,美国始终无法生产高强度、大尺寸的激光成形钛合金构件。2005年,美国从事钛合金激光成型制造业务的商业公司Aeromet由于始终无法生产出性能满足主承力要求的大尺寸复杂钛合金构件,没能实现有价值的市场应用而倒闭。美国的其他国家实验室也无法攻克这一难题,只能进行小尺寸钛合金部件的打印或进行钛合金零件表面修复。

  近年来,我国在飞机钛合金大型整体结构件的激光快速成形方面取得了重要突破,有效解决了激光快速成形钛合金大型整体结构件的变形开裂及内部质量控制两大技术难题,通过对钛合金零件凝固组织的有效控制,所成形的飞机钛合金结构件的综合力学性能达到或超过钛合金模锻件,已通过装机评审并得到应用。

  众多企业蜂拥进入3D打印产业

  3D打印,是一种以三维模型为基础,以粉末为原料,通过逐层堆积来构造物体的技术。与传统制造相比,它不需要冗长的模具开发过程,也省去了繁琐的切削加工,亦不占用大面积的场地,在家里就能够轻松完成。

3D打印产业

  专家表示,只要能在电脑里设计出三维模型,3D打印机就能帮你实现产品制造。这大大缩短新产品的开发周期,帮助中国企业从制造走向创造。目前,3D打印已应用到消费品、航空航天和医学等领域。

  随着3D打印概念股在资本市场上演火爆行情,这一产业逐渐吸引了人们关注的目光。一些企业则已经成功将概念产业化,维示泰克就是代表。该公司目前已实现3D打印机的整机生产和销售。

  3D打印将带来制造业,尤其是装备制造业革命性的变化已经得到了业内人士的广泛认同。但是作为一项尚不成熟的技术,在其向制造业渗透的过程中还有诸多难题需要解决。

  以3D打印技术为基础的智能制造为我国追赶先发国家打开了一扇机会窗口。目前,各国3D打印产业基本处于同一起跑线,发达国家在3D打印产业有优势,但我国的差距并不很大,为此,我国应当实施先发战略,着力以3D打印引领智能制造,实现赶超。

3D打印机

  全球3D打印行业从产值从0到10亿花了20年的时间,从10亿到20亿花了5年时间。其中,工业级3D打印机从1993年到2011年总共只卖出了4.9万台,桌面级3D打印机在2011年一年就卖了2.3万台,在全球的桌面3D打印市场中,美国市场份额占了81.46%,中国现在占到22%。正是对产业市场前景普遍看好,不少企业蜂拥进入3D打印产业。

  深圳科技创新委副主任刘锦在致辞中表示,按照市委市政府的部署,科技创新委正在密切跟踪、研究和部署有关支持3D打印产业链的工作,具体包括三类支持计划。攻关计划是支持重大项目,创新计划是支持中小企业项目,创业计划是支持刚起步的企业项目。她说,深圳在3D打印产业链的上下游现在均有企业布局,其中,在三维软件领域、在打印机设备和相关材料领域,都已经诞生活跃的企业。

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