近幾年,3D 打印技術(shù)漸漸成為裝備先進(jìn)制造、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新材料等技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向,歐美等發(fā)達(dá)國家紛紛將其列入國家發(fā)展戰(zhàn)略。早在 2015 年發(fā)布的《國家增材制造(3D 打?。┊a(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃(2015-2016)》中,我國就已經(jīng)明確將 3D 打印列入了國家戰(zhàn)略層面。此后,各地區(qū)有關(guān)部門紛紛出臺政策,以此推動 3D 打印技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品制造及實(shí)際應(yīng)用。
利用金屬 3D 打印技術(shù)制造的構(gòu)件,其內(nèi)部質(zhì)量、晶粒結(jié)構(gòu)、微觀組織及性能,不僅不受零件尺寸、壁厚、位置的影響,而且在金屬構(gòu)件逐層熔化、逐層凝固的 3D 打印過程中,還可以“隨心所欲”地控制 3D 打印合金熔池的熔體冶金狀態(tài)、凝固冷卻速度、溫度梯度等金屬結(jié)晶條件。
與此同時,金屬 3D 打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對零件不同部位材料的形態(tài)、化學(xué)成分、晶粒尺寸和取向以及微觀結(jié)構(gòu)的主動控制,充分發(fā)揮不同材料的性能優(yōu)勢,取長補(bǔ)短地把不同材料“按需設(shè)計(jì)”,使具體的金屬材料構(gòu)件具有單一材料無法具備的特殊性能,從而展現(xiàn)出更好的易用性。
拿石化裝備制造來說,由于 3D 打印能較好地滿足短時耗、高精度、復(fù)雜構(gòu)件的需求,因而被越來越多的石化行業(yè)從業(yè)者所采用。具體來看,石化裝備研制人員運(yùn)用 3D 打印技術(shù),并借助計(jì)算機(jī)、圖形設(shè)計(jì)軟件等設(shè)備、工具,就可以對石化裝備樣圖進(jìn)行修改,還可以看到整個石化裝備的立體模型,及時對其中的不合理之處進(jìn)行改進(jìn)。
在流水線上,利用 3D 打印制作的夾具,多用于移印工業(yè)生產(chǎn)線上對產(chǎn)品的固定。得益于定制化的優(yōu)勢,可以設(shè)計(jì)出對零件更契合的結(jié)構(gòu)。另外可以設(shè)計(jì)出輔助加工的支持部位,保證加工過程的精準(zhǔn)。對于需要用到夾具的企業(yè)來說,用 3D 打印技術(shù)來定制各種形狀、尺寸的夾具,成本低、效率高、效果好也更貼合應(yīng)用。
3D 打印工裝檢具,也漸漸成為 3D 打印在工業(yè)裝備制造領(lǐng)域的一大重點(diǎn)。產(chǎn)品質(zhì)量檢測中,若每個工件以鋼尺、游標(biāo)卡尺來量測各位置尺寸大小,速度會很慢,影響掃描效率。而使用檢具則可快速又簡潔的完成檢測工作,且提供標(biāo)準(zhǔn)的量測方式,得出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。使用 3D 打印,可以將邊角加工得比較貼合,孔洞結(jié)構(gòu)不到位的狀況也可以盡可能地避免,降低工件變形這種狀況出現(xiàn)的概率。
經(jīng)過多年的發(fā)展,3D 打印市場規(guī)模逐漸擴(kuò)大。據(jù)《Wohlers Report 2020》數(shù)據(jù),2019 年全球增材制造(AM)行業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)收入為 118.67 億美元(約 842 億人民幣),比 2018 年增長了 21.2%。相比于 2018 年,增長速度有所放緩。未來,隨著各行業(yè)產(chǎn)品制造精細(xì)化、定制化要求的不斷提高,3D 打印的應(yīng)用場景有望進(jìn)一步拓寬,應(yīng)用價值也將得到多元化釋放。
中國 3D 打印市場呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭,逐步實(shí)現(xiàn)商品化,且技術(shù)設(shè)備在鑄造、醫(yī)學(xué)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、快速模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨深入,這無疑是可喜的。與全球相比,中國 3D 打印市場核心技術(shù)研發(fā)實(shí)力較弱、材料資源單一、專業(yè)人才較為稀缺,行業(yè)整體體量較小等,此類問題還需引起重視,靠企業(yè)、高校等攜手推動解決。
盡管未來行業(yè)發(fā)展充滿著種種機(jī)遇與挑戰(zhàn),但 3D 打印通過生產(chǎn)終端產(chǎn)品、開發(fā)新應(yīng)用、應(yīng)用自動化后處理以及人工智能等技術(shù),為企業(yè)完成智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型創(chuàng)造了新的可能性。關(guān)注 3D 打印技術(shù)升級、產(chǎn)品研發(fā)新動態(tài),將成為時代大背景下企業(yè)的主動選擇。
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