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金屬3D打印的興起,預(yù)示著新工業(yè)革命即將到來?

星之球科技 來源:微妙的科技2019-01-22 我要評論(0 )   

通用電氣推出新型金屬3D打印系統(tǒng)2017年11月,通用電氣(General Electric,GE)推出了一款新型金屬部件鍛造機(jī)。這是一種創(chuàng)新的金


通用電氣推出新型金屬3D打印系統(tǒng)


2017年11月,通用電氣(General Electric,GE)推出了一款新型金屬部件鍛造機(jī)。這是一種創(chuàng)新的金屬3D打印系統(tǒng),但它的外觀更像是一臺超級計算機(jī),而不是經(jīng)典的鍛造機(jī)。專家們表示,就像工作機(jī)在18世紀(jì)引發(fā)的第一次工業(yè)革命一樣,這種新型設(shè)備注定將在下一次工業(yè)革命中發(fā)揮關(guān)鍵作用。


增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗稱3D打印,融合了計算機(jī)輔助設(shè)計、材料加工與成形技術(shù)、以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),通過軟件與數(shù)控系統(tǒng)將專用的金屬材料、非金屬材料以及醫(yī)用生物材料,按照擠壓、燒結(jié)、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積,制造出實體物品的制造技術(shù)。相對于傳統(tǒng)的、對原材料去除-切削、組裝的加工模式不同,是一種“自下而上”通過材料累加的制造方法,從無到有。這使得過去受到傳統(tǒng)制造方式的約束,而無法實現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造變?yōu)榭赡堋?br />
在本世紀(jì)初,3D打印已經(jīng)變得非常流行,成為一種廣泛應(yīng)用于各種場合的技術(shù),從原型制作到小規(guī)模制造,甚至NASA也在研究它在火星空間站建設(shè)中的應(yīng)用。但到目前為止,這些系統(tǒng)主要是以塑料聚合物作為原材料,這限制了它們的通用性。然而,新型金屬3D打印技術(shù)或者更準(zhǔn)確地說是增材制造技術(shù),正在興起。在《麻省理工技術(shù)評論》雜志上,這被評為2018年十大革命性技術(shù)之一。


事實上,金屬3D打印技術(shù)在20世紀(jì)80年代和90年代幾乎與塑料3D打印技術(shù)同時推出。該技術(shù)的基本原理是用激光在金屬合金粉末的機(jī)床上移動,在精確的位置熔化粉末,形成物體的橫截面,然后根據(jù)零件的數(shù)字模型文件在截面上添加新的層。但是這項技術(shù)發(fā)展緩慢,因為它的效益不如傳統(tǒng)的模具制造,而且在材料強(qiáng)度和部件尺寸方面略遜于傳統(tǒng)模具。

金屬3D打印行業(yè)正蓬勃發(fā)展

隨著技術(shù)的進(jìn)步,這些障礙正在慢慢消失。去年,技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致了金屬3D打印的蓬勃發(fā)展。2017年10月,美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)的工程師介紹了一種增材制造系統(tǒng),該系統(tǒng)可以在不犧牲延展性的情況下,將最好的不銹鋼鑄件的強(qiáng)度提高兩倍。根據(jù)研究人員在《自然材料》雜志上發(fā)表的文章,他們的研究結(jié)果表明:“增材制造技術(shù)的靈活性可以調(diào)整微觀結(jié)構(gòu),生產(chǎn)具有優(yōu)異性能的金屬和合金。”


就零件的尺寸而言,目前的金屬打印技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在德國法蘭克福舉行的FormNext交易會上,通用電氣推出了目前世界上最大的金屬的3D打印機(jī)ATLAS,它能夠制造出1米大小的部件。根據(jù)該公司介紹,他們的客戶已經(jīng)要求建造體積超過1立方米的機(jī)器,所以該公司計劃推出能夠打印出更大尺寸部件的機(jī)器。正如通用電氣負(fù)責(zé)該項目的穆罕默德·埃特哈米(Mohammad Ehteshami)所說的:“該系統(tǒng)旨在為航空發(fā)動機(jī)和材料質(zhì)量至關(guān)重要的工業(yè)部門制造零件,如汽車或石油工業(yè)。這一直是工程師追求的夢想?!?br />

在3D打印系統(tǒng)的眾多優(yōu)點中,有一個優(yōu)點至關(guān)重要。3D打印系統(tǒng)可以在打印部件時,根據(jù)實際需求在不同區(qū)域改變打印材料,而這是普通模具制造而無法實現(xiàn)的。此外,3D打印技術(shù)消除了傳統(tǒng)鑄造廠材料浪費的情況。而且公司不必預(yù)先生產(chǎn)并保留大量的零部件庫存,只需在客戶需要時進(jìn)行打印即可。

行業(yè)正在不斷的自我革新

這項技術(shù)正在飛速發(fā)展的一個證據(jù)是,它正在不斷地自我革新。由麻省理工學(xué)院(MIT)的工程師共同創(chuàng)辦的Desktop metal公司已經(jīng)推出了新型金屬3D打印設(shè)備,它的打印是普通設(shè)備的100倍,而且成本僅為1/20。


Desktop metal創(chuàng)建于2015年,由3D打印的發(fā)明者之一Emanuel Sachs參與創(chuàng)建。該公司擁有一項技術(shù),該技術(shù)使用一種粘合金屬粉末的膠水替代強(qiáng)大而昂貴的激光,然后在加熱金屬時將膠水融化消除,從而降低了成本。該公司生產(chǎn)的打印機(jī)既能滿足小規(guī)模原型制作的需要,也能滿足小部件大規(guī)模制造的需要,其售價僅為12萬美元左右。

3D打印技術(shù)正在成為發(fā)達(dá)國家實現(xiàn)制造業(yè)回流、提升產(chǎn)業(yè)競爭力的重要載體??梢哉f,新一輪的全球制造業(yè)競爭,極有可能是3D打印與機(jī)器人等高端裝備的競爭。以3D打印為代表的數(shù)字化、智能化制造以及新型材料的應(yīng)用將重塑制造業(yè)和服務(wù)業(yè)的關(guān)系,重塑國家和地區(qū)比較優(yōu)勢,重塑經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局,加快第三次工業(yè)革命的進(jìn)程。

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