近幾年,3D 打印技術漸漸成為裝備先進制造、結構設計和新材料等技術領域的熱點方向,歐美等發達國家紛紛將其列入國家發展戰略。早在 2015 年發布的《國家增材制造(3D 打印)產業發展推進計劃(2015-2016)》中,我國就已經明確將 3D 打印列入了國家戰略層面。此后,各地區有關部門紛紛出臺政策,以此推動 3D 打印技術研發、產品制造及實際應用。
利用金屬 3D 打印技術制造的構件,其內部質量、晶粒結構、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、凝固冷卻速度、溫度梯度等金屬結晶條件。
與此同時,金屬 3D 打印技術能夠實現對零件不同部位材料的形態、化學成分、晶粒尺寸和取向以及微觀結構的主動控制,充分發揮不同材料的性能優勢,取長補短地把不同材料“按需設計”,使具體的金屬材料構件具有單一材料無法具備的特殊性能,從而展現出更好的易用性。
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、復雜構件的需求,因而被越來越多的石化行業從業者所采用。具體來看,石化裝備研制人員運用 3D 打印技術,并借助計算機、圖形設計軟件等設備、工具,就可以對石化裝備樣圖進行修改,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行改進。
在流水線上,利用 3D 打印制作的夾具,多用于移印工業生產線上對產品的固定。得益于定制化的優勢,可以設計出對零件更契合的結構。另外可以設計出輔助加工的支持部位,保證加工過程的精準。對于需要用到夾具的企業來說,用 3D 打印技術來定制各種形狀、尺寸的夾具,成本低、效率高、效果好也更貼合應用。
3D 打印工裝檢具,也漸漸成為 3D 打印在工業裝備制造領域的一大重點。產品質量檢測中,若每個工件以鋼尺、游標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,且提供標準的量測方式,得出準確的數據。使用 3D 打印,可以將邊角加工得比較貼合,孔洞結構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的概率。
經過多年的發展,3D 打印市場規模逐漸擴大。據《Wohlers Report 2020》數據,2019 年全球增材制造(AM)行業的產品和服務收入為 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,隨著各行業產品制造精細化、定制化要求的不斷提高,3D 打印的應用場景有望進一步拓寬,應用價值也將得到多元化釋放。
中國 3D 打印市場呈現出良好的發展勢頭,逐步實現商品化,且技術設備在鑄造、醫學、產品設計、快速模具制造等領域的應用日趨深入,這無疑是可喜的。與全球相比,中國 3D 打印市場核心技術研發實力較弱、材料資源單一、專業人才較為稀缺,行業整體體量較小等,此類問題還需引起重視,靠企業、高校等攜手推動解決。
盡管未來行業發展充滿著種種機遇與挑戰,但 3D 打印通過生產終端產品、開發新應用、應用自動化后處理以及人工智能等技術,為企業完成智能化、數字化轉型創造了新的可能性。關注 3D 打印技術升級、產品研發新動態,將成為時代大背景下企業的主動選擇。
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