大連理工大學和大連優利科特科技發展有限公司研制的新型3D激光打印機進入調試階段,該機的加工尺寸可達1.8*1.8*1.8米,刷新了世界3D打印機加工尺寸記錄,據悉此前這一紀錄是由華中科技大學研制的3D打印機保持的。大連理工的這臺3D打印機的工作原理采用“輪廓線掃描”技術,比傳統技術的激光3D打印機加工時間縮短35%,制造成本降低40%。此外,在3D打印領域,中航集團用3D打印技術制造的飛機零部件時構建成型達到4*3*2米。據稱,其使用的原理與民用3D打印技術原理不同,故不能簡單比較。
3D打印是目前全球最熱門的技術,它徹底顛覆了傳統工業的加工方法,被譽為“第三次工業革命”的先鋒代表。據悉,目前小型桌面3D打印機在歐美已實現商業化,但在工業級大型零部件制造方面,3D打印時間長、成型材料貴、大尺寸零件物理變形等問題一直難以解決。大連理工大學教授姚山及其團隊歷經10多年時間,解決了數不清的大小難題,終于實現了該領域的重大突破。
姚山教授告訴記者,一般3D打印都是按照規劃好的圖形數據,通過“點-線-面-體”逐步堆積耗材最終獲得零件。而他們研制的激光3D打印機只需打印零件每一層的輪廓線,使輪廓線上砂子的覆膜樹脂碳化失效,再按照常規方法在180℃加熱爐內將打印過的砂子加熱固化和后處理剝離,就可以得到原型件或鑄模。
這種打印方法的加工時間與零件的表面積成正比,而傳統3D打印技術的加工時間與零件的體積成正比,因此可大大提升打印效率,打印速度可達到一般3D的5~15倍。而其使用的材料為工業常見的覆膜砂,每噸不到千元。效率大幅提升,成本成倍下降。
目前,這種基于“輪廓失效”的激光三維打印方法已獲得兩項國家發明專*。
早在1998年,史玉升團隊就開始“粉末材料快速成形技術與設備”的研發。據了解,史玉升科研團隊,2002年曾開發出工作面為0.5*0.5米的裝備,即幅面在0.5*0.5米范圍內的制件,都可以通過他們研發的快速設備制造,其成果超過了當時代表國際最先進水平的美國3D系統公司;2005年又研制出了工作面達1米×1米的裝備,遠遠超過國外同類裝備。
近年來,該團隊在大型復雜制件整體成形的關鍵技術方面又獲得突破,成功研制出工業級的1.2*1.2米工作面的快速制造裝備。這是世界上最大成形空間的此類裝備,使我國在快速制造領域達到世界領先水平。
廣西玉柴機器股份有限公司運用該技術生產六缸發動機缸蓋,一個星期內可以整體成形出四氣門六缸發動機缸蓋砂芯。而采用傳統的砂型鑄造試制方法,僅工裝模具的設計制造周期通常需要5個月左右,不僅周期長,而且費用高。
2011年,該技術被歐洲空客公司等單位選中,聯合承擔了歐盟框架七項目,應用快速制造技術為空客和歐洲航天局等單位制作飛機、衛星、航空發動機用大型復雜鈦合金零部件的鑄造蠟模。其中,一個部件約1米見方,但壁厚僅為3毫米,且具有微細特征結構,利用傳統方法難以制造,史玉升團隊卻按其設計要求,制造出合格的網格結構金屬零部件。
中航工業:打印一架飛機
2013年1月18日,國務院向“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成形技術”頒發國家技術發明獎一等獎。目前,這一技術在我國已經投入工業化制造,使我國成為繼美國之后、世界上第二個掌握飛機鈦合金結構件激光快速成形及技術的國家。
據相關資料,該技術的成型尺寸可達4*3*2米,不僅超過美國的同類技術,也遠超民用3D打印技術制造尺寸,不過由于該技術并不使用前述的集成化的3D打印機,所以并不能與民用3D打印技術混為一談。
國際競爭者:“猛犸”,最大打印尺寸可達2.1米,但寬高仍不及國產打印機
據悉,今年早些時候,比利時的16名工程師利用3D打印機制造了一輛全尺寸賽車,名為“阿里翁”,時速從零提升至60英里(約合每小時96公里)只需要短短4秒鐘,最高時速可達到141公里。在德國的霍根海姆賽道,這輛3D打印賽車成功完成測試。
這輛賽車的車身由亞利歐制造者Materialise公司制造的“猛犸”打印機制造。在接受記者采訪時,公司副總裁維姆?米希爾斯說,“猛犸”3D打印機能夠打印尺寸達到2.1*0.68*0.8米的零部件,亞利歐復雜的車身便是由它一次打印成型。并表示,該公司有能力研制更大的打印機,但是“技術上可以,但考慮到經濟效益,現在沒人會這么做。”
“猛犸”打印機的工作面長度達2.1米,但高度寬度不及中國的兩部打印機
“猛犸”打印的汽車部件