隨著我國(guó)第一臺(tái)自行研發(fā)及制造的商用飛機(jī)——C919首飛成功，我國(guó)的航空工業(yè)翻開(kāi)了嶄新的一頁(yè)。在C919研發(fā)和制造過(guò)程中，運(yùn)用了多個(gè)3D打印技術(shù)以及特殊金屬材料制造的客機(jī)零部件，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，“中國(guó)航空業(yè)應(yīng)用3D打印技術(shù)的成功案例將會(huì)成為中國(guó)制造業(yè)的一個(gè)模范，國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919的品牌效應(yīng)將推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，更多企業(yè)有望在制造過(guò)程中使用3D打印技術(shù)。
俗稱(chēng)的3D打印，正是《中國(guó)制造2025》總體規(guī)劃中提到的增材制造。增材制造技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體產(chǎn)品的技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的減材制造，是一種“自下而上”的制造方法。增材制造可對(duì)整體制造業(yè)產(chǎn)生強(qiáng)大的推動(dòng)力，促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，特別是高端制造業(yè)領(lǐng)域，例如高鐵、汽車(chē)等，朝智能制造的方向發(fā)展。因此增材制造成為各國(guó)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的必爭(zhēng)之地。
我國(guó)增材制造技術(shù)經(jīng)過(guò)多年，尤其是近幾年的發(fā)展，已經(jīng)從概念、趨勢(shì)、科研技術(shù)的打造，即將進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化的階段。目前我國(guó)已經(jīng)形成了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，在部分領(lǐng)域形成了局部技術(shù)優(yōu)勢(shì)，突破了一批關(guān)鍵工藝技術(shù)和裝備，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯加速。
打開(kāi)航空制造一扇窗
C919的中央翼緣條（鈦合金結(jié)構(gòu)件）便是增材制造的成果，尺寸3070毫米，重量196千克，是國(guó)產(chǎn)機(jī)型首次在設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段利用3D打印技術(shù)制備承力部件，在國(guó)際民機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中亦屬首次。
在C919的設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段，中央翼緣條的成功試制貢獻(xiàn)巨大，傳統(tǒng)工藝6個(gè)月才能完成的制造工作，增材制造僅用25天便全部完成，實(shí)現(xiàn)了新產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)。
中央翼緣條是目前國(guó)際上一次連續(xù)成形尺寸最大的金屬3D打印零部件，力學(xué)性能通過(guò)商飛“五項(xiàng)性能測(cè)試”，強(qiáng)度一致性顯著優(yōu)于國(guó)際巨頭美國(guó)波音公司標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試實(shí)驗(yàn)得到商飛“其性能略好于鍛造件”的高度認(rèn)可。
鈦合金應(yīng)用量是現(xiàn)代飛機(jī)先進(jìn)性的一個(gè)代表性指標(biāo)，我國(guó)在大型鈦合金結(jié)構(gòu)件的制造技術(shù)能力上同歐美相比差距較大，在滿(mǎn)足飛機(jī)制造需求方面還存在嚴(yán)重的技術(shù)困難，而類(lèi)似C919上中央翼緣條的金屬3D打印技術(shù)為鈦合金零部件的加工提供了新的技術(shù)途徑，也為中國(guó)航空制造打開(kāi)了一扇新窗。
中央翼緣條的生產(chǎn)廠商——西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司是中國(guó)規(guī)模最大、技術(shù)實(shí)力最強(qiáng)的金屬增材制造技術(shù)全套解決方案提供商，服務(wù)包括：定制化產(chǎn)品、設(shè)備、原材料、技術(shù)服務(wù)。目前，鉑力特已與中國(guó)商飛、中航工業(yè)集團(tuán)、中國(guó)航天集團(tuán)、中核集團(tuán)、中船重工、中國(guó)石油、第四軍醫(yī)及空中客車(chē)、法國(guó)賽峰集團(tuán)、GE等多家國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)建立了穩(wěn)固的合作關(guān)系。
近年來(lái)我國(guó)航空工業(yè)越來(lái)越多的使用到增材制造技術(shù)，也催生了一批代表性的企業(yè)。僅C919上，便裝載幾十種3D打印零部件。
中國(guó)工程院院士、國(guó)家增材制造創(chuàng)新中心主任盧秉恒在接受中國(guó)工業(yè)報(bào)采訪時(shí)表示，航空工業(yè)的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，使用傳統(tǒng)工藝切削加工，切除的材料達(dá)到95%~97%，這些材料往往十分昂貴。“相比而言，增材制造僅在需要的地方堆積材料，材料利用率接近100%?？梢哉f(shuō)，增材制造打印大大節(jié)約了材料和制造成本，在航空航天裝備研發(fā)及制造中有極其重要的價(jià)值。”
盧秉恒進(jìn)一步表示，“除了新造外，增材制造對(duì)高價(jià)值的原件修復(fù)件作用也很明顯，比如對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等的修復(fù)。增材制造技術(shù)就可以用極少的代價(jià)，延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期。”
工業(yè)應(yīng)用爆發(fā)式增長(zhǎng)
不僅是航空航天，增材制造在汽車(chē)、機(jī)械裝備等領(lǐng)域零部件模具開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域的運(yùn)用成效更加顯著。
13年來(lái)致力于提供3D掃描、3D打印、3D檢測(cè)完整的數(shù)字化制造綜合解決方案的先臨三維，目前擁有20余款自主研發(fā)的裝備，既有前沿高端的金屬3D打印機(jī)、生物細(xì)胞3D打印機(jī)，機(jī)器人全自動(dòng)三維檢測(cè)系統(tǒng)、齒科三維數(shù)字化系統(tǒng)等，也有走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)的消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)和3D掃描儀。
該公司生產(chǎn)的EP-M250金屬3D打印機(jī)直接打印定制化排氣管成為3D云打印的典型，已在福特野馬車(chē)型上進(jìn)行裝配試用。
該公司負(fù)責(zé)人介紹，由于受傳統(tǒng)焊接技術(shù)限制，傳統(tǒng)排氣管制作工藝遇到了空氣流動(dòng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，復(fù)雜化設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)等技術(shù)瓶頸。目前市場(chǎng)上汽車(chē)排氣管的氣體流動(dòng)形式一直是以平面設(shè)計(jì)流動(dòng)為主，造成了空氣流動(dòng)性差，動(dòng)力損失較大的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)某汽車(chē)改裝廠商就委托該公司定制一款3D打印排氣管，用于動(dòng)力改進(jìn)。
3D打印定制化排氣管具有聲浪更渾厚、重量減輕、動(dòng)力更有保證的優(yōu)點(diǎn)。更值得一提的是，該項(xiàng)目由于采用了分布式云打印的形式，利用先臨三維在威海、重慶、海門(mén)等各地服務(wù)中心的設(shè)備閑置時(shí)間，進(jìn)行分布式3D打印，既增加了各地設(shè)備的利用率，也實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的快速交付。
據(jù)了解，先臨三維在杭州、南京、威海、珠海、佛山、重慶、溫州、海門(mén)等地建有10余個(gè)線下3D打印服務(wù)中心，構(gòu)建起了以自己技術(shù)為支撐，從設(shè)計(jì)到制造、線上線下的互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”裝備、材料、數(shù)據(jù)、服務(wù)“完整生態(tài)圈，目前公司產(chǎn)品和服務(wù)已累積進(jìn)入70多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。公司成為目前國(guó)內(nèi)唯一一家具備3D數(shù)字化和3D打印全產(chǎn)業(yè)鏈，并成功運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略構(gòu)建線上線下完整生態(tài)圈的企業(yè)。在規(guī)模和綜合實(shí)力方面實(shí)現(xiàn)行業(yè)第一。
目前，在工業(yè)領(lǐng)域，增材制造技術(shù)的應(yīng)用已從簡(jiǎn)單的概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向發(fā)展，正滲透到復(fù)雜結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域。同時(shí)，在造型評(píng)審、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件、多材料復(fù)合零件、輕量化結(jié)構(gòu)零件、定制專(zhuān)用工裝、表面修復(fù)、個(gè)性換裝件等方面的應(yīng)用越來(lái)越多，在汽車(chē)、航海等重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊，具備爆發(fā)式增長(zhǎng)的潛力。
創(chuàng)新開(kāi)啟生命科學(xué)
“增材制造是引領(lǐng)制造創(chuàng)新的共性技術(shù)，也是項(xiàng)顛覆性創(chuàng)新技術(shù)。”盧秉恒表示，該技術(shù)可在產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品的個(gè)性化定制、創(chuàng)新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，釋放設(shè)計(jì)創(chuàng)新空間等方面起到非常大的作用。同時(shí)從多種材料功能應(yīng)用上，也使得技術(shù)發(fā)展從增量走向增材，從增材走向創(chuàng)材，引領(lǐng)材料科技創(chuàng)新，并最終從創(chuàng)材走向創(chuàng)生，開(kāi)啟生命學(xué)創(chuàng)新。
“大部分設(shè)備可打印非活體組織，但打印活體組織，并在無(wú)菌條件下直接植入人體，卻是新的挑戰(zhàn)。”在廣州開(kāi)發(fā)區(qū)的邁普再生醫(yī)學(xué)科技有限公司（下稱(chēng)“邁普醫(yī)學(xué)”）董事長(zhǎng)袁玉宇告訴《中國(guó)工業(yè)報(bào)》記者這正是該公司全力進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)的領(lǐng)域，也是世界亟待解決的難題之一。
因開(kāi)發(fā)出中國(guó)首個(gè)進(jìn)入全球高端市場(chǎng)的再生型植入類(lèi)醫(yī)療器械產(chǎn)品——睿膜，邁普醫(yī)學(xué)逐漸被大眾所熟知。然而，高精度的3D打印產(chǎn)品有賴(lài)于好的3D打印設(shè)備。為了突破設(shè)備的限制，邁普醫(yī)學(xué)近年來(lái)開(kāi)始進(jìn)軍3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上游——自主開(kāi)發(fā)生物3D打印裝備，突破設(shè)備的瓶頸。
作為中國(guó)首家運(yùn)用生物3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)植入醫(yī)療器械的高新技術(shù)企業(yè)，邁普醫(yī)學(xué)深知原始創(chuàng)新的重要性。未來(lái)，他們還有更大的計(jì)劃——做中國(guó)生物3D打印的“黃埔軍校”，對(duì)來(lái)自全國(guó)各地的醫(yī)療人才進(jìn)行全方位的深度培養(yǎng)。
在生物醫(yī)療領(lǐng)域，增材制造技術(shù)可滿(mǎn)足個(gè)性化、小批量、大規(guī)模的醫(yī)療需求，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在體外醫(yī)療器械制造領(lǐng)域，如齒科、手術(shù)導(dǎo)板等領(lǐng)域，現(xiàn)正向著個(gè)性化永久植入物、臨床修復(fù)治療和藥物研發(fā)試驗(yàn)等領(lǐng)域擴(kuò)展，未來(lái)將致力于生物組織、器官的直接打印。
正如互聯(lián)網(wǎng)改變了信息傳播與購(gòu)物方式，增材制造技術(shù)正在給制造方式和我們的生活帶來(lái)革命性的變化，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯加速。
即將于7月28日在杭州國(guó)際博覽中心盛大開(kāi)幕的2017中國(guó)增材制造大會(huì)暨展覽會(huì)上，將有近300家增材制造相關(guān)企業(yè)集中亮相，同時(shí)有600多家來(lái)自航空航天、機(jī)械、汽車(chē)、能源、醫(yī)療、教育等重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域的用戶(hù)單位也將應(yīng)邀蒞臨現(xiàn)場(chǎng)合作洽談，規(guī)模預(yù)計(jì)為20000平米。
該展會(huì)由工業(yè)和信息化部、浙江省人民政府指導(dǎo)，由中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、浙江省經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)和杭州市人民政府聯(lián)合主辦，該展會(huì)將以“增材制造，智造新動(dòng)能”為主題，集中系統(tǒng)地展示我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展成果。
新聞來(lái)源：中國(guó)工業(yè)報(bào)
