3D打印会有多少可能( 二 )
过去几个月才能制成的砂模现在只需几小时
宁夏银川 ， 世界首个万吨级铸造3D打印智能工厂的车间内 ， 数台5米多高的白色铸造用砂芯3D打印机在智能流水线上有序工作 。 这些设备 ， 全部为企业自主研发 。
与传统的铸造车间相比 ， 无吊车、无模型、无重体力、无温差、无废砂及粉尘排放成为这家工厂的鲜明特色 。 在这里 ， 铸件生产变得快速而简单——过去需要几个月才能制成的砂模 ， 现在只需几个小时 。 这些铸件不仅在国内销售 ， 还远销海外 。
工厂所属企业——共享装备股份有限公司3D打印事业部市场总监李哲表示 ， 相较于传统加工制造 ， 3D打印具有缩短生产流程、设计灵活、节约成本、降低制造难度等优势 。 这一技术的产业化应用对铸造行业的转型升级、铸造智能制造及未来铸造智能工厂的建设将产生变革性的意义 。
不仅是共享装备 ， 近年来 ， 越来越多的制造企业开始采用3D打印进行零部件或整机生产 。 这一新兴技术 ， 改变了传统制造的理念和模式 。
近日 ， 在哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司 ， 国内首台增材制造冲击式水轮机真机转轮研制成功 。 如果该转轮在未来的电站使用中符合预期 ， 则证明3D打印技术在制造冲击式转轮上具备可行性 ， 为企业未来制造以往难以制造或无法制造的超小、超大型冲击式转轮提供一个解决方案 。
“最初 ， 我们开始关注3D打印 ， 是用于模型转轮的制造 。 每个模型转轮都是单件生产 ， 并且希望能在最短的时间内制造完成 ， 这与3D打印的技术特点形成了非常完美的契合 。 ”哈尔滨电机厂有限责任公司大电机研究所副所长王焕茂表示 ， “经过近两年的研发 ， 我们成功制造了国内首台可应用于模型水轮机水力试验的3D打印非金属模型转轮 。 在研发的进程中 ， 我们认识到3D打印技术更广阔的市场在金属打印领域 ， 在真机转轮 。 ”
一台复杂的转轮是如何打印出来的？哈尔滨电机厂有限责任公司大电机研究所科研员程广福告诉采访人员：“将需要打印部分的数学模型导入相应的软件 ， 进行切片和打印路径的规划 ， 再将这些数据转化后传送给机器人 ， 最终机器人按照给定的运行程序携带焊枪完成转轮的3D打印制造 。 ”
依靠3D打印技术 ， 过去需要4个月才能完成的转轮制造如今被缩短到3个月之内 。
“传统铸造工艺制造转轮 ， 工序繁多 ， 参与的工种和工人也多 。 工人们劳动强度大不说 ， 铸造后的转轮还容易有缺陷 ， 精度差、加工余量大、产品质量与锻件差距也大 。 ”程广福说 ， “尤其对于高品质的转轮 ， 需要采用整个锻造圆形坯料 ， 一点点地用数控机床将转轮加工出来 ， 我们通常称为‘整抠’ ， 从这个词就可以看到这种方式加工的难度有多大 ， 周期有多长 ， 相应成本也会非常高 。 而如今采用3D打印制造转轮 ， 直接由三维模型到产品 ， 省去了多个环节 ， 加工量小 ， 成本和周期也得以降低 。 ”
未来3D打印将会像普通打印一样普及
“不管你想要什么 ， 只需下载图纸 ， 按下打印键就可以了 ， 剩下的统统交给打印机 。 ”这是一些人所畅想的未来场景 。 对此 ， 不少业内人士表示 ， 未来 ， 要想实现更多的3D打印应用场景 ， 关键在于材料 ， 尤其是多元化打印材料的发展 。
“巧妇难为无米之炊 。 材料科学是制造业的底层根基 ， 3D打印的落地应用就是受限于材料的特性 ， 导致成品率低等一系列问题 。 ”清华大学建筑学院博士于雷表示 ， “材料的发展是3D打印发展的前提 。 就建筑领域来说 ， 目前3D打印建筑被局限在使用混凝土材料上了 ， 但是混凝土这种材料3D打印的灵活度并不高 。 ”
在生物3D打印领域 ， 材料创新的重要性更加突出 ， 尤其是对于人体植入物 。
羟基磷灰石是目前世界通用的仿人骨材料 ， 但所用的酸性粘结剂却会给被植入患者带来术后痛苦 。 同时 ， 由于人类骨骼内部结构复杂、密度不一 ， 传统3D打印所用材料密度一致、粉体单一 ， 无法实现仿生骨的打印需求 。
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