談到3D打印技術(shù)估計(jì)很多人已經(jīng)很熟悉了,但是說到增材制造技術(shù)的應(yīng)用,可能大部分人還只停在以下兩個(gè)階段:
1) 原型制造,即通過樹脂、塑料等非金屬材料打印的概念原型與功能原型。
2) 間接制造,即通過3D打印技術(shù)完成工、模具制造,再采用3D打印工模具進(jìn)行零件的制造。
殊不知,伴隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,特別是金屬3D打印技術(shù)近年來取得的進(jìn)展,增材制造技術(shù)的應(yīng)用已不僅僅局限于快速響應(yīng)產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì),抑或是工藝輔助的間接制造,而是延伸到了金屬功能零件的直接制造。
當(dāng)前,通過金屬增材制造技術(shù)制造的金屬材料零部件越來越多的被成功應(yīng)用于航空航天,國防軍工、醫(yī)療器械、汽車制造、注塑模具等領(lǐng)域。
可以說,金屬增材制造技術(shù)在制造行業(yè)具有更廣闊的應(yīng)用舞臺(tái),是增材制造領(lǐng)域?qū)χ圃鞓I(yè)來說最有應(yīng)用價(jià)值的先進(jìn)制造技術(shù)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
01.成形傳統(tǒng)工藝難以制造的零件
在制造領(lǐng)域,有些零部件形狀復(fù)雜、制備周期長,應(yīng)用傳統(tǒng)鑄造鍛造工藝生產(chǎn)不出來或損耗較大。
而金屬增材制造技術(shù)則可以快速制造出滿足要求的零部件,并具有加工周期短、制造成本低、無需工裝和模具等優(yōu)勢。
02.制造高成本材料零件
金屬材料是制造領(lǐng)域必不可少的重要材料,但是在實(shí)際的加工過程中,卻存在著不少問題,例如鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼等材料難加工、加工成本高、材料利用率低,加工周期長等。
金屬增材制造技術(shù)所采用的激光、電子等高能束密度高,速度快,極大的改善了金屬材料的加工難度,并提高了材料利用率及降低了原材料成本。
例子則是金屬增材制造技術(shù)應(yīng)用最早和最廣泛的航空航天行業(yè)。
03.快速成形小批量非標(biāo)件
3D打印非常適合個(gè)性化定制生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)。當(dāng)前,金屬增材制造的個(gè)性化制造在醫(yī)療器械的應(yīng)用極為突出,一方面用于打印具有個(gè)性化需求的植入物/假體或模仿仿生原理的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
這些植入物通過3D打印技術(shù)的精確控制,有效實(shí)現(xiàn)外在輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同步重建,以滿足其與患者局部解剖結(jié)構(gòu)的高度匹配。
個(gè)性化、小批量生產(chǎn)已經(jīng)成為當(dāng)前制造業(yè)發(fā)展的趨勢,金屬3D打印擺脫了模具制造這一關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),可以隨時(shí)調(diào)整參數(shù)。除了醫(yī)療器械行業(yè),在其他行業(yè)也極具應(yīng)用潛力。
04.高性能成形修復(fù)受損零件
高成本零件的成形修復(fù)也是金屬增材制造技術(shù)的突出優(yōu)勢。過去,對(duì)于受損零部件只能做表面的涂層修復(fù),并且維修工序步驟繁多,還涉及到一些額外的步驟如加工、拋光、測試等,同時(shí)還受維修時(shí)限條件的制約,耗時(shí)較長;
而對(duì)于損傷稍嚴(yán)重的零部件也只能作更換處理。
金屬增材制造技術(shù)則可以對(duì)任意缺失或損環(huán)的部分進(jìn)行快速成形和修復(fù)。
例如航空航天零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂,一旦出現(xiàn)瑕疵或缺損,只能整體換掉,可能造成數(shù)十萬、上百萬元損失。
而通過金屬3D打印技術(shù),可以用同一材料將缺損部位修補(bǔ)成完整形狀,修復(fù)后的性能不受影響,大大延長了使用壽命,降低了成本,減少了停機(jī)時(shí)間。
其實(shí)除了航空航天領(lǐng)域外,機(jī)械、能源、船舶、模具等行業(yè)也對(duì)大型裝備的高性能快速修復(fù)提出了迫切需求。
增材制造技術(shù)改變了傳統(tǒng)的制造方式,為復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)功能件的直接制造提供了新思路,對(duì)于制造業(yè)而言有著廣闊的應(yīng)用前景。
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