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"中国制造2025"激光增材制造破茧而出


"中国制造2025"激光增材制造破茧而出

伴随“中国制造2025”及“增材制造推进计划”的出台和实施,近几年来,增材制造在全球迅速升温,成为行业热议和焦点之一,该技术已被广泛应用于航空航天、汽车、医疗、金属、模具等工业领域,更成为制造业向智能化快速转型的核心加工要素。总体来说,工业化的增长以及对具有复杂设计的产品的需求提升推动了全球增材制造市场的快速发展。

增材制造技术通过获取物体的3D打印模型,从而使具有复杂设计的产品在增材制造的帮助下轻易通过概念化手段,以更高的精度被打造出来。增材制造(3D打印)也被广泛视为生产定制化产品的理想手段。
不同的技术可用于实现增材制造,如直写成型、熔融沉积成型、光固化立体造型、电子束熔炼、选择性热烧结(SHS)、选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、直接金属激光烧结、分层实体制造和粉床法等。
当前,汽车、制造、航空航天,食品饮料和医疗等行业的增长正加速全球增材制造市场的发酵。据预测,2016-2026年间,该市场的复合年增长率将达到18-22%。其中,牙科和医疗行业的增材制造需求将最为显著。未来,3D打印或增材制造技术有望为零部件及成品设计提供更多用武之地。

激光增材制造破茧而出

市场收入方面,预计亚太地区的增材制造市场在预测期内将获得显著的年复合增长率。同时,汽车、医疗保健和制造等行业的增长将持续推动这一地区增材制造业的拓展。西欧和北美的市场预计也将大放异彩。
中国激光增材制造领域突破不止
这几年,增材制造无疑是热门词儿。而激光增材制造技术也在多个行业破茧而出,逐渐崭露头角。在过去的2016年,我们欣喜地看到,中国激光增材制造领域已悄然迎来了多项突破性成果。首先,由华中科技大学曾晓雁教授领导的研究团队完成的“大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备”项目通过了湖北省科技厅成果鉴定。这一深度融合了信息和制造技术的激光3D打印技术,由4台激光器同时扫描,是目前全球效率和尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。项目攻克了多光束无缝拼接、4象限加工重合区制造质量控制等众多技术难题,实现了大型复杂金属零件的高效、高精成形。首次在SLM装备中引入双向铺粉技术,成形效率比同类装备高出20-40%。

其次,浙工大的姚建华教授带领其团队开发了一种 “超音速冷喷涂+激光技术”的新型3D打印技术,3D打印与超音速冷喷涂技术创新融合发挥出超音速激光沉积技术结合冷喷涂和激光熔覆各自的优势,在很大程度上攻破现有金属零部件增材制造的技术瓶颈,为实现高端装备关键零部件高效、优质、低成本及智能化增材制造提供了完整的解决方案。

那么,该技术在航空航天领域有哪些创新突破呢?中国航天科技集团利用激光同步送粉3D打印技术成功实现了长征五号火箭钛合金芯级捆绑支座试验件的快速研制,使该3D打印技术首次被应用于大型主承力部段关键构件。激光同步送粉3D打印技术不仅实现了难加工金属材料的快速成形,也为箭体主承力部段的轻量化结构设计与制造提供了强有力的技术支撑。
无独有偶,中国航天科工三院306所也采用融合了激光3D打印与梯度结构复合制造两种工艺的激光3D打印技术试制出具有大温度梯度一体化钛合金结构进气道试验件,继而实现了结构功能一体化零部件的设计与制造。
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