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黄卫东:3D打印给铸造业带来的机遇与挑战
发布日期:2017-11-09  发布机构: 

黄卫东教授剖析“3D打印给铸造业带来的机遇与挑战 

  113日,中国济南,2013中国铸造活动周的讲台上,西工大长江学者、中国铸造学会第九届理事长黄卫东在大会报告中聚焦“3D打印,讲述了“3D打印技术对传统铸造行业带来的挑战与机遇。 

  西工大3D打印技术研发特色鲜明  

  3D打印学名叫增材制造技术,原理是将计算机设计出的三维模型分解成若干层平面切片,然后把打印材料按切片图形逐层叠加,最终堆积成完整的物体。 

  报告中,黄卫东简要介绍了3D打印技术国内外的发展情况,并梳理了该技术的应用实例,特别是对我校在3D打印技术的研发应用情况,作了重点介绍。 

  西北工业大学凝固技术国家重点实验室,是我国3D打印技术研发最出色的单位之一,主要发展名为激光立体成形3D打印技术。该技术通过激光融化金属粉末,几乎可以打印任何形状的产品。其最大的特点是,使用的材料为金属,打印的产品具有极高的力学性能,能满足多种用途。 

  随着航空航天技术的发展,零件构造越来越复杂,力学性能要求越来越高,重量却要求越来越轻,通过传统工艺很难制造。而3D打印则可以满足这些需求。黄卫东说。 

  为国产大飞机C919制造中央翼缘条,是3D打印技术在航空领域应用的典型。据黄卫东介绍,中央翼缘条长达3米,是大型钛合金结构件,作为机翼的关键部件,以我国现有制造能力无法满足需求,如果向国外采购,势必影响大飞机的国产化率。西工大与中国商用飞机有限公司合作,应用激光立体成形技术解决了C919飞机钛合金结构件的制造问题。黄卫东说,这项技术在航空航天发动机等关键部件的制造上也得到了运用。 

  西工大3D打印技术对零部件的修复也独树一帜。航空航天零件结构复杂、成本高昂,一旦出现瑕疵或缺损,只能整体更换,可能造成数十万、上百万元损失。而通过3D打印技术,可以用同一材料将缺损部位修补成完整形状,修复后的性能不受影响,大大节约了时间和金钱。 

  “4D打印只是3D打印技术庞大家族里小小的技术革新” 

  3D打印尚未普及,如今,“4D打印又开始被媒体关注并热炒。 

  而黄卫东教授在报告中则认为:以为“4D打印就比3D打印高级”——“那是对这个术语还不够了解。实际上,“3D打印是一场革命,是真正非常厉害的技术;4D打印只是3D打印技术庞大家族里小小的技术革新而已,它远不能和3D打印相提并论。黄卫东说。 

  据悉,4D打印概念源于美国麻省理工学院在TED2013大会上的发布。4D打印并不是第四维度,它是自我组装,即材料自动变成为预设的模型,通过软件设定模型和时间,变形材料会在指定时间之内变形为所需的形状。与3D打印需要建模、扫描不同,4D打印更为智能,物料可自行创造,简化了打印过程。

  增材制造技术对铸造行业来讲是机遇多于挑战”  

  黄卫东在报告中认为,3D打印技术对于我国铸造行业整体而言,是机遇多于挑战 

  他说,在快速制造模型与砂型方面,3D打印可以加速新产品研发速度,降低工艺研究成本与风险,满足单件与小批量市场需求;在激光组合制造领域,可以增强对市场需求的适应能力;在高性能修复方面,可以减少高端铸件的废品率,满足产品的进度要求。 

  相比直接制造,3D打印技术在更复杂的结构、更高的性能、更快的反应速度等方面,具有极大的优势。 

  但是,当前的情况是,这些挑战对目前的铸造界来讲,还是微不足道的。黄卫东分析道。其中,一个重要原因就是3D打印当中原材料的成本很高,一般情况下,铝合金等合金材料大概是每公斤就要两万多元。但是,这项新技术当中成本下降的空间是很大的,我们要对3D打印技术未来发展对铸造界带来的挑战保持清醒的认识。” 

  黄卫东前瞻性的分析,引起了与会专家和学者的极大兴趣。 

  3D打印技术经过20余年的发展,在全球范围内已形成一个规模16.8亿美元的新兴产业,并以年均20%-30%的速度高速成长。中国3D打印技术也正在迅速生长,今年4月,3D打印产业首次入选国家高技术研究发展计划(863计划)。 

  业内认为,3D打印是一场制造技术的革命,是中国制造业升级的重要一环。但3D打印在中国还处于初级阶段,从整个产业角度来看,由于缺少龙头企业的带动作用,政府暂时缺少针对性的扶植措施,整体产业体量还较小;另一方面中国制造业还处于粗放形式,各个环节对3D打印技术带来的冲击认识还不足,接受度较低。 

  据记者了解,中国对3D打印的研发,已经有了长达20多年的探索和积累。业内认为,中国在科研方面已经颇具实力,但是在商业化和产业化方面仍不成熟。可以看到的是,国内3D打印行业的科研力量都在积极与企业合作,努力将3D打印推向应用。




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