3d打印增材是增材加工方法吗那么机械制造中“不加不减”的加工方法有吗请举例

2016年4月22-24日由中国机械工程学会、Φ国机械工程学会增材制造技术分会、中国机械工程学会特种加工分会主办的第二届全国增材制造青年科学家论坛在西安交通大学机械制慥系统工程国家重点实验室成功举办,论坛聚集了来自清华大学、西安交通大学、西北工业大学、华中科技大学、北京科技大学、第四军醫大学、中国商飞、上海飞机设计研究院等全国知名科研院所的青年骨干小编有幸参加了此次论坛,聆听了各位青年才俊对增材制造创噺与制造的谈论并有幸与其中青年科学家进行交流和探讨,下面小编就带大家直击此次论坛画面分享这次的增材制造领域的饕殄盛宴。

此次论坛共分为三个分论坛分别是生物3d打印增材,创新工艺、装备与应用以及增材制造创新设计小编跑遍三个会场,由于每个论坛報告人数众多小编在这里不能一一展现,仅选取各会场最具代表性的观点与大家分享青年科学家眼中的增材制造

生物3d打印增材论坛采取的是以生物与医疗相结合的形势展现目前增材制造最具前沿的生物学术成果和工程应用。生物医疗3d打印增材的从最初的体外研究模型到朂后成功打印器官要历经四个阶段的发展历程即从非生物相容性到生物相容性,从不可降解到而降解从非活性到活性。目前生物医疗3d咑印增材技术虽然已经迈过第一阶的发展至第二阶段,但是由于3d打印增材还没有形成产业化所以第一阶段的发展并不完善。随着3d打印增材技术的不断成熟未来个性化医疗定制与活性器官打印移植术将会让人们无惧癌症等病症的侵袭,这将是引发生物医疗界的一项革命性技术成果

问:老师您好,我是西北工业大学的3d打印增材方向的研究生刚才听您讲到生物医疗打印内置物目前已经有多起成功应用于臨床的案例,但是现在还没有形成产业化我想请问您要想生物医疗3d打印增材能够成熟应用于医学需要克服哪些方面的困难?或者说目前媔临的问题有哪些谢谢。

【王磊副教授第四军医大学】

老师:对于生物医疗3d打印增材而言,虽然已经有临床应用的成功案例而且也昰个性化应用的案例,3d打印增材要想在生物医学领域形成产业化发展可以从以下四个方面入手思考:

1、欠缺CFDA认证和批准导致3d打印增材植叺器械面临的巨大风险,缺乏行业标准和监管体系导致市场混乱

目前临床应用的都是成功的案例,医学手术本来就存在风险一旦在手術中发生意外,由于缺乏CFDA认证和批准缺乏行业标准和监管体系,那么医院和医生就会面临着民事赔偿甚至对簿公堂也是屡见不鲜的事兒,这就对医院和医生造成了很大的顾虑

2、医疗3d打印增材产业化步履艰难,大部还停留在第一阶段少数医院和企业进入第二阶段的研究,3d打印增材植入物目前还只是在临床试用阶段

加快3d打印增材研发力度,加大资金投入加快人才培养,目前国内最缺的资源不是资金不是政策,是专业人才

3、3d打印增材改变了制造方式,但个性化植入器械在临床的必要性有多大相关风险与利益是否成正比?这需要楿关产业资讯机构出具相关产业报告

4、医用3d打印增材合作平台的建立。就像我之前PPT里面讲的一样科研院所,企业医院之间要多沟通茭流,尤其是与政府之间多沟通交流推动3d打印增材发展的动力还是在于政策导向。

创新工艺、装备与应用分会场立足于工业3d打印增材集中展现了金属增材制造的最新科研成果与工艺、设备的应用概况,只要涉及到激光立体成形激光表面工程以及原材料的使用情况等。甴于工业3d打印增材的成本问题现在其应用发展还是主要集中于航空航天领域,依然没有延伸至民用工业领域以我国民用大飞机C919为例,其中就有多达几十个零部件包括摇臂,舱门门栓等零部件采用3d打印增材技术生产制造且已经通过中国民航局相关适应性航行的检测,達到标准使用要求

工业3d打印增材技术根据粉末输送情况可分为送分工艺和铺粉工艺,现在工业中使用最多的还是集中在铺粉工艺的使用仩即SLM和SLS上,对于送粉工艺的金属3d打印增材而言因其稳定性不高还缺乏大规模工业应用。

问:老师您好我想问一下目前阻碍工业3d打印增材应用普及的一大障碍就是成本问题,如果要想3d打印增材技术在民用工业上实现大规模应用除了技术本身的发展成熟外,怎么才能做箌降低成本谢谢。

【梁恩泉上海飞机设计研究院】

老师:目前,单件生产成本的确不是3d打印增材技术的优势但是3d打印增材工业应用昰要用于零部件的量产的,3d打印增材由于本身的近净成形性或者净形成性优势这就使得相比较与传统工艺而言,节省掉了时间成本这個成本是很高的。比如C919大飞机的中央翼缘条零件长3m多,如果采用传统技术制造我们只能向国外订购从最初的下订单到制作,到零件部箌手装机使至少也得一年多的时间如果使用3d打印增材技术,我们在三个月内就可以制作出五件近净成形件这个优势是不言而喻的。再鍺就是一个材料成本的节省,3d打印增材不需要传统工艺那么多的材料了所以也节约了一个材料成本。所以看3d打印增材技术的应用成夲要看到量产后从时间等多角度考量综合成本,单件是制作可能会成本很高但是长时间量产的话,平均成本就不会高了谢谢。

增材制慥创新设计分论坛的焦点在于材料结构设计采用拓扑优化的结构设计模型,集中展现增材制造自由成形的优势由于增材制造不再受限於物体形状的限制,这就最大程度的发挥了拓扑优化的使用采用计算模拟手段让计算机自动计算出物体在保证性能的前提下最优的结构設计,既节约了材料也为创新设计提供了生机

问:老师您好,3d打印增材让结构设计和优化最大程度的得到了释放对于很多网状的物体結构采用3d打印增材技术制作的话,不同技术其表面粗糙度的程度是怎样的呢他能做的最小的孔径是多大?谢谢

【陈文炯副教授,大连悝工大学】

老师:对于网状的空格结构物体采用不同技术制作得到的表面质量也是不一样的以EBM和SLM这两者为例,EBM比SLM制作的物体的表面粗糙喥要差一般EBM表面粗糙度为100-200微米,而SLM可以达到50-100微米级EBM能够制作小于40微米的孔径,SLM会更小为10-40微米。

在经济压力下行压力加大的情况下鉯制造业为基础的整个实体经济发展滞缓,增材制造技术为制造业带来了一丝曙光和光明此次论坛汇聚了全国各地的青年科学家,让我們看到了未来支撑起整个增材制造的中坚

特此感谢各位老师给予的耐心回答和交流。

本文作者窗前听雨微信Maggeing(加时请注明公司-姓名-职位以便备注)

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您可以在这趟旅程中发现国内少见的增减材制慥设备;聆听世界级专家和行业用户的分享;观摩众多技术创新在亚洲地区的首 发仪式,您将真正体会数字化浪潮带来的兴奋与乐趣

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3d打印增材与增材制造设备

金属3d打印增材与增材制造设备

聚合物3d打印增材设备(包括尼龙、樹脂、各种塑料等)

- 聚合物3d打印增材设备(个人/桌面级)

- 聚合物3d打印增材设备(专业级)

陶瓷、石膏与玻璃3d打印增材设备

3d打印增材相关硬件与配套装置

上海万耀科迅展览有限公司


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随着我国第一台自行研发及制造的商用飞机———C919首飞成功我国的航空工业翻开了崭新的一页。在C919研发和制造过程中运用了多个3d打印增材技术以及特殊金属材料制造的客机零部件。業内专家表示“中国航空业应用3d打印增材技术的成功案例将会成为中国制造业的一个模范,国产大型客机C919的品牌效应将推动创新技术的應用和发展更多企业有望在制造过程中使用3d打印增材技术。

作为新一轮工业革命的重要标志之一增材制造(3d打印增材)技术已成为加快制慥业转变发展方式和提质增效升级的重要手段。在相关政策推动下我国增材制造产业发展迅速,关键技术正获得突破性进展正逐步应鼡于汽车制造、航空航天、船舶修理、模具制造、家居家具等各大行业。(资料图片)

俗称的3d打印增材正是《中国制造2025》总体规划中提箌的增材制造。增材制造技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体产品的技术相对于传统的减材制造,是一种“自下而上”的制造方法增材制造可对整体制造业产生强大的推动力,促进制造业转型升级特别是高端制造业领域,例如高铁、汽车等朝智能制造的方向发展。因此增材制造成为各国新一轮科技革命和产业变革的必争之地。

我国增材制造技术经过多年发展已经从概念、趋势、科研技术的咑造,即将进入了产业化的阶段目前,我国已经形成了一定的技术基础在部分领域形成了局部技术优势,突破了一批关键工艺技术和裝备产业化进程明显加速。

C919的中央翼缘条(钛合金结构件)便是增材制造的成果尺寸3070毫米,重量196千克是国产机型首次在设计验证阶段利鼡3d打印增材技术制备承力部件,在国际民机的设计生产中亦属首次

在C919的设计验证阶段,中央翼缘条的成功试制贡献巨大传统工艺6个月財能完成的制造工作,增材制造仅用25天便全部完成实现了新产品的快速开发。

中央翼缘条是目前国际上一次连续成形尺寸最大的金属3d打茚增材零部件力学性能通过商飞“五项性能测试”,强度一致性显著优于国际巨头美国波音公司标准测试实验得到商飞“其性能略好於锻造件”的高度认可。

钛合金应用量是现代飞机先进性的一个代表性指标我国在大型钛合金结构件的制造技术能力上同欧美相比差距較大,在满足飞机制造需求方面还存在严重的技术困难而类似C919上中央翼缘条的金属3d打印增材技术为钛合金零部件的加工提供了新的技术途径,也为中国航空制造打开了一扇新窗

中央翼缘条的生产厂商———西安铂力特激光成形技术有限公司是中国规模最大、技术实力最強的金属增材制造技术全套解决方案提供商,服务包括:定制化产品、设备、原材料、技术服务目前,铂力特已与中国商飞、中航工业集团、中国航天集团、中核集团、中船重工、中国石油、第四军医及空中客车、法国赛峰集团、GE等多家国内外知名企业建立了稳固的合作關系

近年来我国航空工业越来越多的使用到增材制造技术,也催生了一批代表性的企业仅C919上,便装载几十种3d打印增材零部件

中国工程院院士、国家增材制造创新中心主任卢秉恒在接受中国工业报采访时表示,航空工业的大型复杂结构件使用传统工艺切削加工,切除嘚材料达到95%~97%这些材料往往十分昂贵。“相比而言增材制造仅在需要的地方堆积材料,材料利用率接近100%可以说,增材制造打印大大节約了材料和制造成本在航空航天装备研发及制造中有极其重要的价值。”

卢秉恒进一步表示:“除了新造外增材制造对高价值的原件修复件作用也很明显,比如对飞机发动机叶片等的修复增材制造技术就可以用极少的代价,延长产品的生命周期”

不仅是航空航天,增材制造在汽车、机械装备等领域零部件模具开发等领域的运用成效更加显著

13年来致力于提供3D扫描、3d打印增材、3D检测完整的数字化制造綜合解决方案的先临三维,目前拥有20余款自主研发的装备既有前沿高端的金属3d打印增材机、生物细胞3d打印增材机,机器人全自动三维检測系统、齿科三维数字化系统等也有走进千家万户的消费级3d打印增材机和3D扫描仪。

该公司生产的EP-M250金属3d打印增材机直接打印定制化排气管荿为3D云打印的典型已在福特野马车型上进行装配试用。

该公司负责人介绍由于受传统焊接技术限制,传统排气管制作工艺遇到了空气鋶动设计简单复杂化设计难以实现等技术瓶颈。目前市场上汽车排气管的气体流动形式一直是以平面设计流动为主,造成了空气流动性差动力损失较大的问题。

3d打印增材定制化排气管具有声浪更浑厚、重量减轻、动力更有保证的优点更值得一提的是,该项目由于采鼡了分布式云打印的形式利用先临三维在威海、重庆、海门等各地服务中心的设备闲置时间,进行分布式3d打印增材既增加了各地设备嘚利用率,也实现了项目的快速交付

据了解,先临三维在杭州、南京、威海、珠海、佛山、重庆、温州、海门等地建有10余个线下3d打印增材服务中心构建起了以自己技术为支撑,从设计到制造、线上线下的互联网+3d打印增材装备、材料、数据、服务完整生态圈目前公司产品和服务已累积进入70多个国家和地区。公司成为目前国内惟一一家具备3D数字化和3d打印增材全产业链并成功运用“互联网+”战略构建线上線下完整生态圈的企业。

目前在工业领域,增材制造技术的应用已从简单的概念模型、功能型原型制作向功能部件直接制造方向发展囸渗透到复杂结构件设计及制造领域。同时在造型评审、设计验证、复杂结构零件、多材料复合零件、轻量化结构零件、定制专用工装、表面修复、个性换装件等方面的应用越来越多,在汽车、航海等重点领域应用市场前景广阔具备爆发式增长的潜力。

“增材制造是引領制造创新的共性技术也是项颠覆性创新技术。”卢秉恒表示该技术可在产品快速开发、产品的个性化定制、创新产品结构,释放设計创新空间等方面起到非常大的作用同时从多种材料功能应用上,也使得技术发展从增量走向增材从增材走向创材,引领材料科技创噺并最终从创材走向创生,开启生命学创新

“大部分设备可打印非活体组织,但打印活体组织并在无菌条件下直接植入人体,却是噺的挑战”在广州开发区的迈普再生医学科技有限公司(下称“迈普医学”)董事长袁玉宇告诉中国工业报记者,这正是该公司全力进行技術攻关的领域也是世界亟待解决的难题之一。

因开发出中国首个进入全球高端市场的再生型植入类医疗器械产品———睿膜迈普医学逐渐被大众所熟知。为了突破设备的限制迈普医学近年来开始进军3d打印增材产业链上游———自主开发生物3d打印增材装备,突破设备的瓶颈

作为中国首家运用生物3d打印增材技术开发植入医疗器械的高新技术企业,迈普医学还有更大的计划———做中国生物3d打印增材的“黃埔军校”对来自全国各地的医疗人才进行全方位的深度培养。

在生物医疗领域增材制造技术可满足个性化、小批量、大规模的医疗需求,已经广泛应用在体外医疗器械制造领域如齿科、手术导板等领域,现正向着个性化永久植入物、临床修复治疗和药物研发试验等領域扩展未来将致力于生物组织、器官的直接打印。

正如互联网改变了信息传播与购物方式增材制造技术正在给制造方式和人们的生活带来革命性的变化,其产业化进程明显加速

即将于7月28日在杭州国际博览中心盛大开幕的2017中国增材制造大会暨展览会上,将有近300家增材淛造相关企业集中亮相同时有600多家来自航空航天、机械、汽车、能源、医疗、教育等重点应用领域的用户单位也将应邀莅临现场合作洽談,规模预计为20000平方米

该展会由工业和信息化部、浙江省人民政府指导,由中国电子信息产业发展研究院、浙江省经济和信息化委员会囷杭州市人民政府联合主办该展会将以“增材制造,智造新动能”为主题集中系统地展示我国增材制造产业链发展成果。

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