談到3D打印技術估計很多人已經(jīng)很熟悉了,但是說到增材制造技術的應用,可能大部分人還只停在以下兩個階段:
1) 原型制造,即通過樹脂、塑料等非金屬材料打印的概念原型與功能原型。
2) 間接制造,即通過3D打印技術完成工、模具制造,再采用3D打印工模具進行零件的制造。
殊不知,伴隨著3D打印技術的發(fā)展,特別是金屬3D打印技術近年來取得的進展,增材制造技術的應用已不僅僅局限于快速響應產(chǎn)品的外觀設計,抑或是工藝輔助的間接制造,而是延伸到了金屬功能零件的直接制造。
當前,通過金屬增材制造技術制造的金屬材料零部件越來越多的被成功應用于航空航天,國防軍工、醫(yī)療器械、汽車制造、注塑模具等領域。
可以說,金屬增材制造技術在制造行業(yè)具有更廣闊的應用舞臺,是增材制造領域?qū)χ圃鞓I(yè)來說最有應用價值的先進制造技術。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
01.成形傳統(tǒng)工藝難以制造的零件
在制造領域,有些零部件形狀復雜、制備周期長,應用傳統(tǒng)鑄造鍛造工藝生產(chǎn)不出來或損耗較大。
而金屬增材制造技術則可以快速制造出滿足要求的零部件,并具有加工周期短、制造成本低、無需工裝和模具等優(yōu)勢。
02.制造高成本材料零件
金屬材料是制造領域必不可少的重要材料,但是在實際的加工過程中,卻存在著不少問題,例如鈦合金、高溫合金、超高強度鋼等材料難加工、加工成本高、材料利用率低,加工周期長等。
金屬增材制造技術所采用的激光、電子等高能束密度高,速度快,極大的改善了金屬材料的加工難度,并提高了材料利用率及降低了原材料成本。
例子則是金屬增材制造技術應用最早和最廣泛的航空航天行業(yè)。
03.快速成形小批量非標件
3D打印非常適合個性化定制生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)。當前,金屬增材制造的個性化制造在醫(yī)療器械的應用極為突出,一方面用于打印具有個性化需求的植入物/假體或模仿仿生原理的復雜結(jié)構(gòu)。
這些植入物通過3D打印技術的精確控制,有效實現(xiàn)外在輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同步重建,以滿足其與患者局部解剖結(jié)構(gòu)的高度匹配。
個性化、小批量生產(chǎn)已經(jīng)成為當前制造業(yè)發(fā)展的趨勢,金屬3D打印擺脫了模具制造這一關鍵技術環(huán)節(jié),可以隨時調(diào)整參數(shù)。除了醫(yī)療器械行業(yè),在其他行業(yè)也極具應用潛力。
04.高性能成形修復受損零件
高成本零件的成形修復也是金屬增材制造技術的突出優(yōu)勢。過去,對于受損零部件只能做表面的涂層修復,并且維修工序步驟繁多,還涉及到一些額外的步驟如加工、拋光、測試等,同時還受維修時限條件的制約,耗時較長;
而對于損傷稍嚴重的零部件也只能作更換處理。
金屬增材制造技術則可以對任意缺失或損環(huán)的部分進行快速成形和修復。
例如航空航天零件結(jié)構(gòu)復雜、成本高昂,一旦出現(xiàn)瑕疵或缺損,只能整體換掉,可能造成數(shù)十萬、上百萬元損失。
而通過金屬3D打印技術,可以用同一材料將缺損部位修補成完整形狀,修復后的性能不受影響,大大延長了使用壽命,降低了成本,減少了停機時間。
其實除了航空航天領域外,機械、能源、船舶、模具等行業(yè)也對大型裝備的高性能快速修復提出了迫切需求。
增材制造技術改變了傳統(tǒng)的制造方式,為復雜金屬結(jié)構(gòu)功能件的直接制造提供了新思路,對于制造業(yè)而言有著廣闊的應用前景。
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